DD153135A5 - Verfahren zum feuerverzinken von eisen-oder stahlgegenstaenden - Google Patents
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Abstract
Das Verfahren wird insbesondere fuer Rohre, Draehte, Bleche od.dgl. angewendet. Die Erfindung bezweckt die Einsparung von Zink. Es ist die Aufgabe der Erfindung, die aus dem Zinkbad aufgenommene Zinkmenge zur Erzielung einer bestimmten Zinkauflage in g/m&exp2! und die Gefahr einer Diffussion v.Eisen aus d.zu verzinkenden Gegenstaenden in das Zinkbad so gering wie moeglich zu halten. Zur Loesung dieser Aufgabe nehmen die zu verzinkenden Gegenstaende im Zinkbad soviel Zinkmenge/m&exp2! auf, dass nach dem Abblasen mit Luft und/oder Wasserdampf ein geringeres als das gewuenschte Flaechengewicht der Zinkauflage/m&exp2! erreicht wird, dass die verzinkten Gegenstaende nach dem Ausbringen aus dem Zinkbad bei Temperaturen v. ueber 250 Grad C b. z.Anwachsen der Zinkauflage auf d. gewuenschte Flaechengewicht/m&exp2! gehalten werden, wobei eine Diffusion von Eisen in das Zink erfolgt und dass abschliessend das Abschrecken erfolgt.
Description
2 4 10 0 -
Berlin, den 3.12.1980 AP C 23 C/224 100 58 153 / 27'
Verfahren zum Feuerverzinken von Eisen- oder Stahlgegenständen
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Feuerverzinken von Eisen- oder Stahlgegenständen, insbesondere Rohren, Drähten, Blechen od. dgl«, in automatischen Verzinkungsanlagen, bei welchem die zu verzinkenden Gegenstände nach dem Entfetten, Beizen, Spülen, Aufbringen von Flußmitteln und gegebenenfalls Trocknen, in ein Zinkbad eingetaucht werden und nach dem Ausbringen aus dem Zinkbad abgeblasen und abgeschreckt werden. Insbesondere für die Verwendung bei Trinkwasserleitungen wird die erforderliche Zinkauflage in g/m vorgeschrieben. Bei jeder Zinkauflagenbestiinraung wird aber nun nicht nur die Seinzinkschicht der Zinkauflage, bestimmt. Vielmehr werden sämtliche durch Diffusionsvorgänge auftretende Eisen-Zink-Legierungsschichten bei solchen Bestimmungen mitbestimmt, und die Gesamtzinkauflage beinhaltet somit neben der Reinzinkschicht auch alle Leg! erungs schicht en«,
Bei den bekannten Verfahren zum Feuerverzinken von Eisen- oder Stahlgegenständen v/erden die Oberflächen der zu verzinkenden Gegenstände durch Beizen, Aufbringen von Flußmitteln.
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und gegebenenfalls Trocknen im Trockenofen vorbereitet, worauf sie in das Zinkbad eingebracht werden. Die Zinkbadtemperatur beträgt bei den bekannten Verfahren .zumeist 450 bis 465 0C, und bei Stahlrohren wird üblicherweise eine Tauchdauer im Zinkbad von ca. 120 s eingehalten«, Nach dem ausbringen der Rohre aus dem Zinkbad werden diese mit Preßluft abgeblasen und mit Dampf ausgeblasen. Üblicherweise wird auf Grund der erforderlichen Handhabungszeit und um eine glatte und glänzende Oberfläche zu erzielen, bis zum Eintauchen in das Wasserabschreckbad eine Zeit von etwa 10 s benötigt« Das Wasserabschreckbad weist zumeist eine Temperatur von etwa, 50 bis 60 0C auf.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, den Zinkverbrauch, das heißt die aus dem Zinkbad aufgenommene Zinkmenge zur Erzielung
ο einer bestimmten Zinkauflage in g/m so gering wie nur möglich zu halten, ohne eine Einbuße der Korrosionsbeständigkeit hinzunehmen·
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gefahr einer Diffusion von Eisen aus den zu verzinkenden Gegenständen in das Zink des Bades so gering wie nur möglich zu halten und auch auf diese Weise den Zinkverbrauch zur Erzielung einer bestimmten Zinkauflage zu vermindern.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß die zu verzinkenden Gegenstände in das
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Zinkbad bis zur Aufnahme einer Zinkmenge/m getaucht v/erden, welche nach dem Abblasen mit Luft und/oder Wasserdampf
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einem Flächengewicht der Zinkauflage/m entspricht, welches geringer ist als das gewünschte Flächengewicht der Zinkauflage/m , daß die verzinkten Gegenstände nach dem Aus„ bringen aus dem Zinkbad bei Temperaturen von über 250 0C bis zum Anwachsen der Zinkauflage auf das gewünschte Flächengewicht/m gehalten werden,·wobei eine intermetallische Zink-Eisen-Legierungsschicht über einen Teilbereich der Schichtstärke der Zinkauflage durch Diffusion von Eisen in das Zink erzielt v/ird und daß hierauf die verzinkten Gegenstände in an sich bekannter "eise abgeschreckt werden»
Dadurch, daß die Tauchseit im Zinkbad so gewählt wird, daß
nach dem Abblasen eine Zinkmenge/m auf dem zu verzinkenden Gegenstand verbleibt,welche geringer ist als das
' p
gewünschte Flächengewicht der Zinkauflage/m , ist zunächst klar ersichtlich, daß durch diese Maßnahme weniger Zink aus dem Bad ausgebracht wird. Bs wird somit die Tauchseit gegenüber den bekannten Verfahren verkürzt, und es kann auch durch erhöhte Gebläseleistungen ein starkes Abblasen bzw« Abstreifen des an der Oberfläche der zu verzinkenden Gegenstände anhaftenden Zinkes erzielt werden« Um nun die gewünschte Zinkauflage/m' zu erzielen, werden die Gegenstände anschließend bei Temperaturen über 250 0C gehalten. Bei solchen !Temperaturen von über 250 0C finden Diffusionsvorgänge statt, bei welchen Eisen in die Zinkschicht diffundiert und auf Kosten der Reinzinkschicht eine Legierungsschicht ausgebildet wird. D^ese durch Diffusion gebildete -^i sen-Zink-Legierungßschicht führt nun bei einer Bestimmung der Gesamtsinkauflage su höheren Werten für die Zinkauflage.
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Durch das Anwachsen der Eisen-Zink-Legierungsschichten nach dem Herausheben der verzinkten Gegenstände aus dem Bad wird verhindert, daß Eisen in das Zinkbad diffundiert, und es wird gleichzeitig die erforderliche Zinkauflage durch Wahl der entsprechenden Haltezeit bei Temperaturen von über 250 0C durch Diffusionsvorgänge und Legierungsbildung erzielt«, Erst ein Abkühlen auf Temperaturen unterhalb 250 C stoppt die Diffusionsvorgänge und damit die weitere Legierungstd.1dünge Die Qualität der Yerzinkung wird nicht beeinträchtig^ da auch Eisen-Zink-Legierungsschichten einen sehr guten Korrosionsschutz ergebene Die Nachlegierungszeit soll lediglich dadurch begrenzt werden, daß die Diffusionsvorgänge nicht so weit gehen, daß keine Reinzinkschi ent mehr verbleibt«
Vorzugsweise werden die Gegenstände in das Zinkbad bis zur Aufnahme einer Zinkmenge/m getaucht, welche nach dem Abblasen mit Luft und/oder Wasserdampf höchstens 95 %t vorzugsweise etwa 85 %, des gewünschten Plächengewichtes der Zinkauflage/m entspricht. Auf diese ^eise sind Einsparungen an Zink von bis zu 15 % ohne weiteres möglich, wobei bei dieser Betrachtung nicht berücksichtigt ist, daß auch die geringere Verunreinigung des Zinkbades durch Bisen eine bedeutende Verbesserung der Wirtschaftlichkeit zur ^olge hat e
Die Halteseit bei Temperaturen von über 250 0C wird vorzugsweise so bemessen, daß die Zinkauflage/m um wenigstens 10 >S? vorzugsweise wenigstens 15 fo, durch Legierungsbildung anwächst β Hierbei können vorzugsweise die verzinkten Gegenstände nach dem Ausbringen aus dem Zinkbad bis zur
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Ausbildung einer intermetallischen Zink-Eisen-Legierungsschicht über wenigstens 60 %, vorzugsweise wenigstens 75 %> der Schichtstärke der Zinkauflage bei Temperaturen von über 250 0C gehalten werden. ^±e Ausbildung der Eisen-Zink-Legierungsschicht kann sich bevorzugt über wenigstens 80 %, insbesondere 90 %i der Schichtstärke der Zinkauflage erstrecken, wobei die Obergrenze lediglich dadurch gegeben ist, daß eine äußerste Schicht der Zinkauflage, vorzugsweise mit einer Schichtstärke von maximal 5 %, der Gesamta.tärke der Zinkauflage, welche von reinem Zink gebildet sein soll, erhalten bleiben soll. Vorzugsweise werden hierfür die Gegenstände nach dem Ausbringen aus dem Zinkbad zwischen 10 und 120 s, vorzugsweise wenigstens 20 s, insbesondere 60 bis 90 s, auf Temperaturen von über 250 0C, vorzugsweise über 300 C, gehaltene
Erfindungsgemäß kommen Tauchzeiten von 20 bis 180 s, vorzugsweise 20 bis 120 s in Frage, worauf die verzinkten Gegenstände an erhitzter ruhender Luft oder in 7/asserdampfatmosphäre bis zum Abschrecken gehalten werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die Haltezeit bei Temperaturen von über 250 0C nach dem Ausbringen der Gegenstände aus dem Zinkbad langer bemessen wird als die Tauchzeit der Gegenstände in das Zinkbad» Auf diese Weise wird, ein minimaler Zinkverbrauch gewährleistet.
In vorteilhafter -eise wird das Verfahren als Naßverzinkung durchgeführt».Bei der Naßverzinkung gelangen beispielsweise Rohre mit wesentlich geringeren Temperaturen in das Zinkbad, als dies nach einem Trockenofen der Pail wäre, Da Diffusionsvorgänge erst bsi 250 0G einsetzen, wird auf diese ivfeißo die Zeit, bis su welcher iJiiiusionEVorgänge im Zink-
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bad noch nicht ablaufen können, verlängert. Die Diffusionsvorgänge Bollen im Bad so gering wie nur möglich gehalten werden und erst außerhalb des Zinkbades über die Haltezeit · ablaufen. Es ist daher erfindungsgemäß vorteilhaft, ein Zinkbad mit einem Zusatz von Aluminium im Ausmaß von 0,08 bis. 0,5"» vorzugsweise 0,2 Gew.-$, einzusetzen, da ein solcher Zusatz von Aluminium die Diffusionsvorgänge und damit die Legierungsbildung im Bad weitgehend unterdrückte
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit das Verhältnis Legierungsschicht zu ^einzinkschicht beim Aufbringen der Zinkauflage gesteuert und durch den gegenüber bekannten Verfahren wesentlich erhöhten Anteil der Legierungsschicht an der Gesamtzinkauflage eine Einsparung von Zink bei der Verzinkung erzielt.
Me Erfindung wird nachfolgend an Hand von Vergleichsversuchen näher erläutert":
Es wurden Rohre verschiedener Dimensionen einmal ohne verlängerte Legierungszeiten und einmal mit verlängerten Haltezeiten nach dem Ausbringen aus dem Zinkbad verzinkt. Es wurde darauf die Zunahme der Zinkauflage in Prozent bei der Verlängerimg der Plaitezeit außen und innen bestimmt. Es wurde weiterhin die Verteilung der Zinkauflage auf die Außen- und Innenseite von Rohren bestimmt., wobei sich überraschenderweise bei größeren Rohrdimensionen eine Vergleichmäßigung der Verteilung auf die Außen- und Innenseite ergab» Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammen-
| 1/2 | II' | 1 |
| 1/2 | it | 3 |
| 3/4 | tt | 4 |
| 3/4 | ti | 5 |
| 6/4 | It | 6 |
| 6/4 | It | 7 |
| 3 | I! | 8 |
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gefaßt,
Rohrab- Probe- Legierimgs- Zunalirae d. Verteilung ZinkaufIa-
messung · I'Jr, dauer Zirläuflage d. Zinkauf- ge im
Sekunden in % lage in % Durch-
100 % = Ge- schnitt samtauflage
außen innen außen innen außen innen.
12 - 37,54 62,46 Π5,8 691,8 90 +19,16 +27,43 35,98 64,02 495t5 881,6
13 - 34,76 65,24 370,5 6953 60 +18,17 +3,93 37,72 62,27 437,83 722,67 10 - 37,86 62,14 371,5 609,5 75 +30,46 +18,13 40,22 59,78 ^4,66 733,33 10 - - 46,51 53,48 426,5 490,5
3 " 9 75 +21,96 +17,19 47,51 52,49 520,16574,5
+22,43 +16,68 = Durchschnitt aller
Bestimmungen
Die Erfindung v/ird weiterhin an Hand von in der zugehörigen Zeichnung dargestellten Diagrammen näher erläutert, wobei in den einseinen Figuren zusätz?dch zur ermittelten Zinkauflage bei unterschiedlichen Haltezeiten auf Temperaturen von über 250 0C auch noch die Verteilung der Zinkauflagen über die Länge des Rohres ersichtlich ist«,
Es stellen dar:
Pig* 1 die Verhältnisse für ein 1/2-ZoXlrohr;
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I1Ig. 2 die Verhältnisse für ein 3/4-Zollrohr;
Pig, 3 die Verhältnisse für ein β/4-Zollrohr;
Fig, 4 die Verhältnisse für ein 3-Zollrohr;
5 die Verhältnisse wiederum für ein 1/2-Zollrohr.
In den Fige 1 bis 5 ist auf der Ordinate die Zinkauflage in g/m" und auf der Abzisse die Länge des ^ohres aufgetragen, wobei 1 dem ^ohranfang und 12 dem Rohrende entsprich
In den I'ig. 1 bis 3 wurde zur besseren Vergleichbarkeit eine einheitliche 'Tauchzeit von 110 s eingehalten. In ^ig. 1 betrug die Ausziehgeschwindigkeit aus dem Bad einheitlich 0,7 m/s«, Es wurden ein Abstreifdruck von 1,2 bar und ein Ausblasdruck von 5 "bar bei einer Ausblaszeit von 0,8 s eingehalten* -^ie mit 1 bezeichneten Kurven geben die ^erte für die Zinkauflage-wieder, welche durch eine Abschreckung 12 . s nach dem Ausbringen aus dem Bad erzielt wurden« Die durchgezeichnete Linie gibt die an der Außenseite des Rohres gemessenen Werte wieder, während die entsprechende gestrichelte Kurve die werte im Inneren des Rohres darstellt« Probenlänge wurde einheitlich mit 500 mm bemessen«.
Die Kurve 2 stellt die außen gemessenen Werte und gestrichelt die innen gemessenen v'e.rte nach einer Haltezeit-von 60 s dar» ^ie Kurven 3 geben die entsprechenden ί/erte nach einer Haltezeit von 90 s wieder«, Die Rohre wurden während der Haltezeit auf Temperaturen von über 250 0C gehaltene
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In -^ig. 2 sind die Verhältnisse für ein 3/4~Zollrohr dargestellt, wobei gegenüber der darstellung gemäß Fig. 1 mit einer aus 0,6 m/s verringerten AUSZiehgeschv/indiglceit bzw» einem Ausblasdruck von 6 bar gearbeitet wurde, ^ie Kurven 4 geben wiederum in Analogie zu der Darstellung nach S1Ig, 1 die außen und innen gemessenen v/erte nach einem Abschrecken 13 s nach dem Ausziehen aus dem Bad wieder. Die Kurven 5 entsprechen den 'erten nach einer Haltezeit von 60 s, wobei die durchgezogenen Linien wiederum der außen gemessenen und die gestrichelte Linie den innen gemessenen Werten entsprechen»
In Fig. 3 sind die Verhältnisse bei einem β/4-Zollrohr dargestellt, wobei als AUSsT_ehgeschwindigkeit wiederum 0,7 m/s, als Abstreifdruck 1,1 bar und als AUQblasdruck 4 bar bei einer Ausblaszeit von 1,2 s gewählt wurde. Die Probenlänge betrug hier 400 mm. Die Kurven 6 geben in der bereits beschriebenen Vi'eise die Außen- und Innenwerte der Zinkauflage nach einem Abschrecken 10 s nach dem Ausziehen aus dem Bad wieder. Die- Kurven 7 zeigen die Verhältnisse nach einer Halteaeit von 75 s.
Der Darstellung gemäß Fig» 4 liegen 3-Zollrohre zu Grunde, die nach einer Tauchzeit von 140 s mit einer Geschwindigkeit von 0,5 m/s ausgezogen werden, Ai3 Abstreifdruck wurde 1 bar und als Ausblasdruck 9 bar bei einer Ausblaszeit von 1,7 s angewendete üie Probenlänge betrug 150 mm. Die Kurven 8 ge™ "οέιι wiederum die lverte bei einem Abschrecken 10 s nach dem Ausziehen wieder, während die Kurven 9 nach einer Haltezeit von 60 ε gemessen wurden«
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In -^ig. 5 wurden bei einer Zinkbadtemperatur von 46O 0C 1/2-Zollrohre 60 s getaucht, und unter einem Druck von 2 bar wurde überschüssiges Zink abgestreift. Die Kurven 10 veranschaulichen die Werte, welche nach einem Abschrecken 10 s nach dem Ausziehen gemessen wurden, während die Kurven 11 die erhaltenen Werte nach einer Haltezeit von 90 s wiedergeben.
Die Korrosionsbeständigkeit von einer verlängerten Haltezeit bei Temperaturen von über 250 0C unterworfenen Rohren hat sich als mindestens gleichwertig der Korrosionsbeständigkeit von Rohren, welche gemäß den bekannten Verfahren mit Zink beschichtet wurden, erwiesen* Auch Faltproben gemäß DIN 2444 ließen keine Mängel der erfindungsgemäßen Beschichtung erkennen.
Claims (4)
- OO -3.12.1930AP C 23 C/224 10058 153 / 27Erfindungsanspruch1· Verfahren zum Feuerverzinken von Eisen- oder Stahlgegenständen, insbesondere Rohren, Drähten, Blechen od. dgl., in automatischen Verzinkungsanlagen, bei welchem die zu verzinkenden Gegenstände nach dem Entfetten, Beizen, • Spülen, Aufbringen von Flußmitteln und gegebenenfalls (Drocknen in ein Zinkbad eingetaucht werden und nach dem Ausbringen aus dem Zinkbad abgeblasen und abgeschreckt werden, gekennzeichnet dadurch, daß die zu verzinkenden Gegenstände in das Zinkbad bis zur Aufnahme einer Zink- menge/m getaucht werden, welche nach dem Abblasen mit Luft und/oder Wasserdampf einem Flächengewicht der Zinkauflage/m entspricht, welches geringer ist als das gewünschte Flächengewicht der Zinkauflage/m , daß die verzinkten Gegenstände nach dem Ausbringen aus dem Zinkbad bei Temperaturen von über 250 G bis zum Anwachsen der Zinkauflage auf das gewünschte Flächengewicht/m gehalten werden, wobei eine intermetallische Zink-Eisen-Legierungsschicht über einen Teilbereich der Schichtstärke der Zinkauflage durch Diffusion von Eisen in das Zink erzielt wird und daß hierauf die verzinkten Gegenstände in an sich bekannter ««'eise abgeschreckt werden.2e. Verfahren nach Punkt 1S gekennzeichnet dadurch, daß die Gegenstände in das Zinkbad bis zur Aufnahme einerZinkmenge/m getaucht werden, welche nach dem Abblasen mit Luft und/oder Wasserdampf höchstens 95 &» vorzugsweise etwa 85 ?£, des geramschten Flächengewichtes der Zinkauflage/m entspricht,2 24 1 OO ~§a- 3.12.1980c 23 c/224153 / 27Verfaliren nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die verzinkten Gegenstände nach dem Ausbringenaus dem Zinkbad "bis zum Anwachsen der Zinkauflage/m um wenigstens 10 %, vorzugsweise wenigstens 15 %, "bei Temperaturen von über 250 0C gehalten werden.4« Verfahren nach Punkt 1, 2 oder 3, gekennzeichnet da-.· durch» daß die verzinkten Gegenstände nach dem Ausbringen aus dem Zinkbad bis zur Ausbildung einer intermetallischen Zink-Eisen-Legierungsschicht über wenigstens 60 /Sj. vorzugsweise wenigstens 75 %, der Schichtstärke der Zinkauflage bei Temperaturen von über 250 C gehalten werden«5* Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 4ι gekennzeichnet dadurch, daß die Haltezeit bei einer Temperatur von mehr als 250 0C nach dem Ausbringen der Gegenstände aus dem Zinkbad für die Erzielung einer Schichtstärke der Intermetallischen Zink-Sisen-Legierung von wenigstens 80 $, vorzugsweise wenigstens 90 %s der Schichtstarke der Zinkauflage gewählt wird«,6» Verfahren nach den Punkten 1 bis 5, gekennzeichnet dadurchs daß die maximale Dauer der Plaltezeit der Gegenstände nach dem Ausbringen aus dem Zinkbad bei einer Temperatur von mehr als 250 0C so bemessen wird, daß die äußerste Schicht der Zinkauflage vorzugsweise mit einer Schichtstärke von maximal 5 '"S der Gesamtstärke der "Zinkauflage von reinem Zink gebildet wird.2 2^100 ^3_ 3.12.1980AP C 23 C/224 100 58 153 / 27
- 7. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Gegenstände nach dem Ausbringen aus dem Zinkbad zwischen 10 und 120 s, vorzugsweise wenigstens 20 s, insbesondere 60 bis' 90 s, bei Temperaturen von über 250 0C, vorzugsweise über 300 0C, gehalten werden«. 8.'Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Gegenstände 20 bis 180 s, vorzugsweise 20 bis 120 s, in das Zinkbad getaucht werden und hierauf außerhalb des Zinkbades bis zum Abschrecken 20 bis 120 s bei Temperaturen von über 250 0C gehalten werden*9c Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Gegenstände während der Haltezeit an ruhender Luft oder in Wasserdampfatmosphäre gehalten v/erden.
- 10. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis S1 gekennzeichnet dadurch, daß die Haltezeit bei Tempera.türen von über 250 C nach dem Ausbringen der Gegenstände aus dem Zinkbad langer bemessen wird als die Tauchzeit der Gegenstände in das Zinkbad.
- 11. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß das Verfahren als Haßverzirikung durchgeführt wird»12« Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß ein Zinkbad mit einem Zusatz von Aluminium im Ausmaß von 0,08 bis 0?5, vorzugsweise 0$2 Gew.-fS, eingesetzt v;i r d oHierzu hiLSeiien Zeichnimqen
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