SE410473B

SE410473B - PROCEDURE FOR COATING GLASS MATERIAL ON HOT-ROLLED IRON AND STEEL

Info

Publication number: SE410473B
Application number: SE7709236A
Authority: SE
Inventors: T Ivert; B Johnsson; N-G Malmgren; P Nilsson; S Lyng; A Windfeldt
Original assignee: Jernkontoret
Priority date: 1977-08-16
Filing date: 1977-08-16
Publication date: 1979-10-15
Also published as: IT7850715A0; BR7805245A; SE7709236L; DE2834354A1; GB2002743A; FR2400397A1; JPS5471018A

Description

'ramsa-s .2 önskvärt att ersätta betningsprocessen med en process där ovannämnda_nackdelar und- vikes. It is desirable to replace the pickling process with a process in which the above-mentioned disadvantages are avoided.

*Föreliggande uppfinning erbjuder ett förfarande, vilket ger en oxidfri slutprodukt, utan att betning behöver utföras, samt en anordning för genomförande av förfarandet. Genom uppfinningen elimineras således ovan nämnda nackdelar.The present invention provides a process which provides an oxide-free end product without the need for pickling, as well as an apparatus for carrying out the process. The invention thus eliminates the above-mentioned disadvantages.

Uppfinningen avser ett förfarande av det slag, som anges i patentkravets I ingress med i huvudsak de särdrag, som anges i patentkravets 1 kännetecknande del.The invention relates to a method of the type stated in the preamble of claim I with substantially the features stated in the characterizing part of claim 1.

Vidaee avser uppfinningen en anordning av det slag och i huvudsak med de särdrag, " som anges i patentkravet 10. I Nedan skall uppfinningen närmare beskrivas delvis i samband med bifogade ritning där 7 fig. 1 och 2 vardera schematiskt visar en processlinje, i vilken uppfin- ningen tillämpas och där _ fig. 3 schematiskt visar en fiuidisarsd bädd.The invention relates to a device of the kind and substantially with the features stated in claim 10. In the following, the invention will be described in more detail in part in connection with the accompanying drawing, in which Figs. 1 and 2 each schematically show a process line, in which invention the application is applied and where Fig. 3 schematically shows a fluidized bed.

Vid stång- och trâdvalsnlng är produkten som ovan nämnts i stort sett oxidfri efter det sista valsparet i en sträcka av valspar. I fig. 1 och 2 betecknas det sista valsparet med siffran 1. Produktens temperatur omedelbart efter det sista valsparet varierar beroende på materiaikvalitet, dimension etc., men är i allmänhet c:a 800-lD00°C. Vid denna temperatur bildas oxider på produktens yta .mycket snabbt.In bar and wire rolling, the product as mentioned above is substantially oxide-free after the last pair of rollers in a stretch of roller pairs. In Figs. 1 and 2, the last pair of rollers is denoted by the number 1. The temperature of the product immediately after the last pair of rollers varies depending on material quality, dimension, etc., but is generally about 800-100 ° C. At this temperature, oxides form on the surface of the product very quickly.

Som ovan nämnts hasplas tråd och stång efter sista valsparet, med undantag av gröv- re stång, som lägges på en svalbädd under svalningen. De därvid bildade oxiderna av- lägsnas därefter, vanligen genom betning, men även blästring och svarvning förekom- mer. _ Enli föreliggande uppfinning förhindras bildning av oxider efter det att produkten ü lämnat det sista valsparet l, genom att produkten omedelbart efter vals- paret införes i luft eller en skyddande atmosfär, där den belägges med ett skikt av ett material, som täcker hela produktens yta, hindrar syretillföresel till ytan, och löser den oxid, som redan är bildad på ytan.As mentioned above, wire and rod are reeled after the last pair of rollers, with the exception of coarser rods, which are placed on a cooling bed during cooling. The oxides thus formed are then removed, usually by pickling, but blasting and turning also occur. According to the present invention, the formation of oxides after the product has left the last pair of rollers 1 is prevented by introducing the product immediately after the pair of rollers into air or a protective atmosphere, where it is coated with a layer of a material covering the entire surface of the product. , prevents oxygen supply to the surface, and dissolves the oxide already formed on the surface.

Det pålagda materlalskiktet utgöres av ett pulveriserat glas av lämplig typ. Härvid kan exempelvis glas baserat på borater, fosfater eller slllkater använ- das.The applied material layer consists of a powdered glass of a suitable type. For example, glass based on borates, phosphates or silicates can be used.

Påläggning av glas på metallmaterial kan ske medelst pensling, sprutning av vått eller torrt pulver eller genom neddoppning av materialet i ett vått eller torrt pulver.Application of glass to metal material can be done by brushing, spraying wet or dry powder or by immersing the material in a wet or dry powder.

Det är tidigare känt att belägga ett metalliskt material med ett skikt av glas, exempelvis i gyfte att förhindra oxidtillväxt vid en värmebehandlíng av mate- rialet, vilken sker efter det att materialet färdigbearbetats.It is previously known to coat a metallic material with a layer of glass, for example in gypsum to prevent oxide growth during a heat treatment of the material, which takes place after the material has been finished.

Vid tråd- och stångvaisning är hastigheten ut ur sista valsparet mycket hög, ofta upp till S0'm/s. Vid dessa hastigheter är det svårt och i vissa fall omöj- ligt att belägga produkten med ett jämnt skyddande skikt enl. kända påläggningsmeto- der. Enl. en föredragen utföringsform av uppfinningen ledes produkten 4 genom en be- läggningsanordning 2 där den under skyddsgasatmosfär belägges med ett tunt skikt av 7709236-9 -3 glas. Beläggningsanordningen 2 utgöres enl. den föredragna utföringsformen av en flu- idiserad bädd 5, visad schematiskt i fig. 3. Den fluidiserade bädden S i fig. 3 är endast visad för att principen för anordningen enl. uppfinningen bättre skall förstås.When wire and bar welding, the speed out of the last pair of rollers is very high, often up to S0'm / s. At these speeds, it is difficult and in some cases impossible to coat the product with an even protective layer according to known methods of application. According to. In a preferred embodiment of the invention, the product 4 is passed through a coating device 2 where it is coated under a shielding gas atmosphere with a thin layer of glass. The coating device 2 is constituted according to the preferred embodiment of a fluidized bed 5, shown schematically in Fig. 3. The fluidized bed S in Fig. 3 is shown only so that the principle of the device acc. the invention should be better understood.

Den fluidiserade bädden 5 innefattar ett rum 6, i vars undre del ledningar 7 för till- försel av gas, såsom pilarna 16 visar, och i vars övre del ledningar 8 för bortförsel av gas, såsom pilarna 17 visar, förefinns. I rummet 6 förefinns en platta 9 av ett permeabelt material, som lätt genomsläpper gas, men inte genomsläpper partiklar av en viss storlek, exempelvis större än 50)mL Vidare förefinns en icke visad fläktanord- ning för framdrivning av gas genom ledningarna 7 och den permeabla plattan 9.The fluidized bed 5 comprises a space 6, in the lower part of which there are lines 7 for supplying gas, as the arrows 16 show, and in the upper part of which lines 8 for the removal of gas, as the arrows 17 show, are present. In the space 6 there is a plate 9 of a permeable material, which easily permeates gas, but does not permeate particles of a certain size, for example larger than 50 .mu.l. Furthermore, there is a fan device (not shown) for propelling gas through the lines 7 and the permeable plate 9.

I rummets 6 gavlar är hål 10,11 upptagna, genom vilka stången eller tråden B föres under beläggningspcocessen. l rummet 6 förefinns vidare rullar 12 eller andra lämpliga anordningar för uppbärande och ledande av tråden ü. Glaset 13, som skall påläggas produkten förefinns l rummet 6, och kan tillföras resp. bortföras av icke visade anordningar.Holes 10, 11 are received in the gables of the space 6, through which the rod or wire B is passed during the coating process. In the room 6 there are also rollers 12 or other suitable devices for supporting and guiding the wire ü. The glass 13, which is to be applied to the product, is present in the room 6, and can be supplied resp. removed by devices not shown.

Den fluidiserade bädden fungerar,så attluftglbwfeninertgas,jörgtfädesüšfkyäyek framdrives genom ledningarna 7, genom den permeabla plattan 9 och bortföres genom ledningarna 8, varvid glaset 13 bäres upp av gasen från plattan 9 under stark virvel- bildning. Den bortförda gasen ledes lämpligen efter eventuell rening via nämnda fläkt- anordning tillbaka till rummet 6. Glaset består av små partiklar lämpligen med en storlek av 50-300)anf Gasflödet regleras under drift, så att glaspartiklarna svävar upp till en nivå högre än trädens nivå i den fluidiserande bädden. Genom att tråden har en tempe- ratur av 800-l000°C smälter glaset omedelbart på tråden och flyter ut till ett jämnt tunt skikt. Då glaset smälter tas viss värme från tråden. Vidare kyler den Inerta ga- sen tråden, varvid glaset kan fås att stelna relativt omedelbart efter den fluidise- rade bädden.The fluidized bed functions so that airflow gas, gas, is driven through the conduits 7, through the permeable plate 9 and is removed through the conduits 8, the glass 13 being carried by the gas from the plate 9 under strong vortex formation. The removed gas is suitably led after possible purification via said fan device back to the room 6. The glass consists of small particles suitably with a size of 50-300) anf The gas flow is regulated during operation, so that the glass particles float up to a level higher than the level of the trees in the fluidized bed. Because the wire has a temperature of 800-1000 ° C, the glass immediately melts on the wire and flows out to an evenly thin layer. When the glass melts, some heat is taken from the wire. Furthermore, the inert gas cools the wire, whereby the glass can be made to solidify relatively immediately after the fluidized bed.

Givetvis måste det använda glasets kemiska sammansättning avpassas, så att glaset har en lämplig smältpunkt med hänsyn till produktens temperatur vid belägg- ningstillfället.Of course, the chemical composition of the glass used must be adjusted so that the glass has a suitable melting point with regard to the temperature of the product at the time of coating.

Enl. ovan nämnda utföringsform av uppfinningen kan produkten beläggas med ett jämnt tunt skikt även vid mycket höga hastigheter.According to. In the above-mentioned embodiment of the invention, the product can be coated with an evenly thin layer even at very high speeds.

Glasskiktets tjocklek varierar beroende på glasets viskositet, kornstorlek etc. För att erhålla en fullgod beläggning bör emellertid dess tjocklek överstiga om- kring 20 fm. I Som exempel kan nämnas att erforderlig beläggningstid för ett glas innefat- tande l viktsprocent 22% Na20, 262 B2O3 och 34% Si02 är c:a 0.08-0.10 sek. vid en trådtemperatur av 800-100U°C. Denna beiäggningstid motsvarar vid en trådhastighet av 50 m/s en längd hos den fluidiserande bädden 5 av cza 5 m.The thickness of the glass layer varies depending on the viscosity of the glass, grain size, etc. However, in order to obtain a good coating, its thickness should exceed about 20 square meters. As an example, it can be mentioned that the required coating time for a glass comprising 1% by weight of 22% Na 2 O, 262 B2O 3 and 34% SiO 2 is about 0.08-0.10 sec. at a wire temperature of 800-100U ° C. This loading time corresponds at a wire speed of 50 m / s to a length of the fluidizing bed 5 of about 5 m.

Ovan nämnda glasmateríal bildar således ett skikt, som hindrar oxidering.The above-mentioned glass material thus forms a layer which prevents oxidation.

Glasmaterialets kemiska sammansättning väljes emellertid företrädesvis så, på i och 7709236-9 för sig känt sätt, att glasmaterialet också löserde eventuella oxider, som förefinns på produkten omedelbart efter det sista valsparet. För detta ändamål måste i allmänhet glasmaterialets kemiska sammansättning väljas med hänsyn till de oxider, som bildas på de matefialkvaliteter, som produkterna utgöres av.However, the chemical composition of the glass material is preferably chosen so, in a manner known per se, that the glass material also dissolved any oxides present on the product immediately after the last pair of rollers. For this purpose, in general, the chemical composition of the glass material must be chosen taking into account the oxides formed on the material grades of which the products are composed.

Efter beläggningsanordningen 2 är produkten således oxidfri och belagd med ett tunt glasskikt.After the coating device 2, the product is thus oxide-free and coated with a thin layer of glass.

Produktens temperatur efter beläggningsanordningen kan delvis varieras ge- nom flödet av gas genom anordnlngen. Enlämplig temperatur hos produkten då denna lämnar beläggningsanordningen är i allmänhet i storleksordningen 70D°C.The temperature of the product after the coating device can be varied in part by the flow of gas through the device. The appropriate temperature of the product as it leaves the coating device is generally in the order of 70D ° C.

Den sålunda belagda oxidfria produkten hasplas antingen därefter på has- peln 3 och svalnas oftast ned till rumstemperatur, eller klippes i längder i en sax lä och föres ut på en svalbädd 15, såsom visas i fig. 2. När produkten svalnats ned till en temperatur under c:a 150°C kan glasbeläggningen tas bort utan att oxidering avdæsym mtﬁfhn Den metod, med vilken glasbeläggningen borttages varierar med glasets ke- mlska sammansättning. Genom att ändra glasets kemiska sammansättning kan på känt sätt glasets värmeutvidgningskoefficient varieras. Vidare kan vattenlösligt eller icke vattenlösligt glas användas i föreliggande förfarande. För icke vattenlösliga glassorter kan värmeutvidgningskoeffecienten väljas, så att stor skillnad förelig- ger mellan glasets och den belagda metallens koefficient. Detta får till följd att glaset sprängs av då temperaturen sjunkit till en förutbestämd nivå. En annan metod för icke vattenlösliga glassorter är att snabbkyla den belagda produkten i kallt vatten från en temperatur över c:a 400-500°C, varvid glaset sprängs av till följd av temperaturskillnaden mellan glas och metall. Vidare kan en rent mekanisk böjning över brytruilar ske, för att åstadkomma tillräckligt höga drag- och tryckspänningar i glaset för~att detta skall sprängas av. Härvid skall produkten böjas i två inbör- des vinkelräta plan, för att beläggningen helt skall avlägsnas. Som exempel kan näm- nas att brytrullar med en radie av 20-25 mm är lämpliga för 9 mm tråd. Vattenlösliga glas avlägsnas lämpligen, genom att produkten neddoppas i vatten eventuellt efter en viss mekanisk avsprängning av beläggningen.The oxide-free product thus coated is then either coiled on the reel 3 and usually cooled down to room temperature, or cut into lengths in a pair of scissors and carried out on a cooling bed 15, as shown in Fig. 2. When the product has cooled down to a temperature below about 150 ° C, the glass coating can be removed without oxidizing it. The method by which the glass coating is removed varies with the chemical composition of the glass. By changing the chemical composition of the glass, the coefficient of thermal expansion of the glass can be varied in a known manner. Furthermore, water-soluble or non-water-soluble glass can be used in the present process. For non-water-soluble types of glass, the coefficient of thermal expansion can be chosen, so that there is a large difference between the coefficient of the glass and the coated metal. As a result, the glass explodes when the temperature drops to a predetermined level. Another method for non-water-soluble glasses is to rapidly cool the coated product in cold water from a temperature above about 400-500 ° C, whereby the glass bursts due to the temperature difference between glass and metal. Furthermore, a purely mechanical bending over breaking ruils can take place, in order to produce sufficiently high tensile and compressive stresses in the glass for this to be blown off. In this case, the product must be bent in two mutually perpendicular planes, so that the coating is completely removed. As an example, it can be mentioned that breaking rollers with a radius of 20-25 mm are suitable for 9 mm wire. Water-soluble glasses are conveniently removed by immersing the product in water, possibly after a certain mechanical blasting of the coating.

Efter det att beläggningen avlägsnats har produkten en ren oxidfri yta av hög kvalitet, vilket är mycket värdefullt. Som ovan nämnts betas produkterna normalt idag, varvid stora materialförluster uppstår, samt risk för väteförsprödning och in- terkristallin korrosion i materialet föreligger. Föreliggande förfarande ger inte upphov till några sådana nackdelar.After the coating has been removed, the product has a clean oxide-free surface of high quality, which is very valuable. As mentioned above, the products are normally pickled today, whereby large material losses occur, and there is a risk of hydrogen embrittlement and intercrystalline corrosion in the material. The present method does not give rise to any such disadvantages.

Enl. en utföringsform av uppfinningen väljes ett glas med en sådan kemisk sammansättning, att dess värmetuvidgningskoefficient är lika metallens värmeutvidg- ningskoefficient. I detta fall kommer således glaset inte att sprängas av från pro- dukten, då denna svalnar ned till rumstemperatur. Enl. denna utföringsform av upp- finningen användes glasbeläggningen som smörjmedel/smörjmedelsbärare vid en efter- 7709236-9 följande process, såsom kalldragning av tråd.According to. In one embodiment of the invention, a glass having such a chemical composition is selected that its coefficient of thermal expansion is equal to the coefficient of thermal expansion of the metal. In this case, the glass will thus not be blown off from the product, as it cools down to room temperature. According to. In this embodiment of the invention, the glass coating is used as a lubricant / lubricant carrier in a subsequent process, such as cold drawing of wire.

Härvid kan en glassort väljas, som vid upplösning i vatten ner en viskös lösning, vilken kan tjänstgöra som smörjmedel vid kalldragning. Glas baserat på si- likat, borat och fosfat kan användas för detta ändamål.In this case, a type of ice cream can be selected, which, when dissolved in water, contains a viscous solution, which can serve as a lubricant in cold drawing. Glass based on silicate, borate and phosphate can be used for this purpose.

Enl. denna utföringsform hålles således produkten skyddad från oxider från och med det sista valsparet till dess att produkten antagit kalldragningstemperatu- ren. Dessutom skyddas produkten fortsättningsvis av glaset i och med att det utgör ett smörjmedel/smörjmedelsbärare vid kalldragningsprocessen. Det är helt tydligt att detta förfarande erbjuder mycket stora fördelar jämfört med idag använd och känd tek- nik, där produkten efter valsning betas, samt smörjmedelmedelsbärare och Smörjmedel tillsätts separat vid kalldragningsprocessen.According to. In this embodiment, the product is thus kept protected from oxides from the last pair of rollers until the product has reached the cold drawing temperature. In addition, the product is further protected by the glass in that it constitutes a lubricant / lubricant carrier during the cold drawing process. It is quite clear that this process offers very great advantages compared with currently used and known technology, where the product is pickled after rolling, and lubricant carrier and Lubricant are added separately in the cold drawing process.

Ovan har tråd- och stångprodukter nämnts. Givetvis kan även band och enk- la profiler hindras från att oxidera medelst förfarandet enl. föreliggande uppfin- ning.Wire and bar products have been mentioned above. Of course, bands and simple profiles can also be prevented from oxidizing by the method according to the present invention.

Föreliggande uppfinning erbjuder, som framgår ovan, ett enkelt förfarande och en enkel anordning, för att undvika oxidbildning på varmvalsat material. Förfa- randet eliminerar helt de nackdelar, som är förknippade med betning av produkter.The present invention provides, as shown above, a simple process and a simple device, for avoiding oxide formation on hot rolled material. The procedure completely eliminates the disadvantages associated with pickling products.

Förfarandet är vidare billigt att använda. Att använda qlasskiktet, som smörjmedel/ smörjmedelsbärare i en efterföljande kalldragningsoperation är ekonomiskt och han- teringsmässigt mycket gynnsamt.The procedure is also inexpensive to use. Using the glass layer as a lubricant / lubricant carrier in a subsequent cold drawing operation is economically and manageably very favorable.

Föreliggande uppfinning skall inte anses begränsad till ovan angivna utfö- ringsexempel, utan kan varieras inom dess av bifogade patentkrav angivna ram. Sålun- da kan deifluídíserade bäddens utförande varieras, liksom att beläogning vid låga hastigheter kan ske medelst andra angivna metoder, liksom att förfarandet enl. upp- finningen kan tillämpas på andra produktnr än dv ovan angivna.The present invention is not to be construed as limited to the above embodiments, but may be varied within the scope of the appended claims. Thus, the design of the fluidized bed can be varied, as well as that coating at low speeds can take place by means of other specified methods, as well as that the method according to the invention can be applied to product numbers other than dv specified above.

Claims

A method for avoiding oxide formation on hot rolled material after the last pair of rolls, wherein the product coming from the last pair of rolls at high speed is coated with a layer of a glass material, which prevents oxidation of the surface of the product in a coating device placed substantially immediately after the last pair of rollers, and wherein said layer is removed from the product at a time after the product has assumed a predetermined temperature, such that an oxidation of the surface in air does not take place, characterized in that the glass material is applied to the material in a coating device comprising a fluidized bed, where the glass material is in solid powdered form and is kept suspended by a carrier gas.

2. A method according to claim 1, characterized in that the carrier gas consists of air. I K3. Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the particle size of the glass material is ZS-100 .mu.m, preferably 50-300 .mu.m. A method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the chemical composition of the glass material is selected so that the glass material dissolves any oxides present on the product after the last pair of rollers. 5. A method according to claim 1, 2 3 or Å, characterized in that the chemical composition of the glass material is selected so that its coefficient of longitudinal expansion is so different from the longitudinal coefficient of expansion of the product material that the glass layer bursts from the product G. A method according to claim 1, 2,3 or Å, characterized in that the chemical composition of the glass material is selected so that its coefficient of longitudinal expansion is substantially equal to the longitudinal coefficient of expansion of the product material. 7. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the chemical composition of the glass material is selected so that it is water-soluble and that the glass layer is removed in whole or in part by dissolving in water. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the chemical composition of the glass material is chosen so that the glass layer constitutes a lubricant / lubricant carrier in a subsequent cold-drawing process. STATED PUBLICATIONS: Sweden 343 887 (C21d 9/52), 356 316 (C21d 1/74) German tooth 1,558,001