DE2516621C2 - Verfahren zum Feuermetallisieren eines Stahlrohrs mit geringem Durchmesser - Google Patents
Verfahren zum Feuermetallisieren eines Stahlrohrs mit geringem DurchmesserInfo
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Description
(a) das weitere Erhitzen auf eine Rekristallisationstemperatur von mindestens 6500C durch
Induktionserhitzen bewirkt wird,
(b) das beschichtete Stahlrohr sofort nach seinem Austritt aus der Metallschmelze einer Abstreifbehandlung
unterworfen wird und
(c) das beschichtete Stahlrohr anschließend mit Wasser abgeschreckt wird.
2. Verfuhren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr mit °inem Durchmesser von
zwischen 5 und 10 mm verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohr mit einer Geschwindigkeit von zwischen 60 und 240 m/min bewegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoff/Luft-Verhältnis
in der ersten Erhitzungsstufe in einem direkt-beheizten Hochtemperatur-Ofen so eingestellt wird, daß
ein Überschuß an brennbaren Materialien in den Verbrennungsprodukten zwischen 3 und 8 Vo! -%
gebildet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Badtiefe des geschmolzenen
Beschichtungsmetalls auf zwischen 5 und 25 mm eingestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Beschichtungsmetall geschmolzenes
Zink verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem geschmolzenen Zink 0,05 bis
0,20 Gew.-% Aluminium zugesetzt wird.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feuermetallisieren eines Stahlrohres mit geringem Durchmesser,
insbesondere zum Beschichten eines Stahlrohres von geringem Durchmesser mit Zink. Unter dem hier
verwendeten Ausdruck »Stahlrohr mit geringem Durchmesser« ist ein Rohr mit einem Außendurchmesser
innerhalb des Bereiches von 5—10 mm zu verstehen.
Ein Rohr mit einem geringen Durchmesser wurde bisher durch horizontale Feuerverzinkung beschichtet
und dann einer Nachbearbeitung (Oberflächenbehandlung) unterzogen. Dieses Verfahren kann zwar mit
Erfolg angewandt werden, es eignet sich jedoch nicht für das Aufbringen eines Überzugs mit einer minimalen
Dicke von 0,0254 mm, wie dies beispielsweise für Automobile und ähnliche Zwecke zur Erzielung von
Korrosionsbeständigkeit erferderlich ist. Der Grund dafür ist der, daß aufgrund der Schwerkraft ein
Durchhängen (Senken) des geschmolzenen Metalls auftritt und damit ein nicht-konzentrischer Überzug
erhalten wird.
Zum Beschichten eines Stahlrohrs mit einem geringen Durchmesser ist auch bereits die elektrolytische
Metallisierung angewandt worden; dieses Verfahren ist jedoch in einer Hochgeschwindigkeits-Rohrherstellungsanlage
nicht praktikabel. Außerdem sind die Kosten für die Aufbringung eines 0,0254 mm dicken
Überzugs durch elektrolytische Metallisierung wesentlich höher als bei Anwendung der Feuergalvanisierung.
Auch andere frühere Versuche, Stahlrohre mit geringem Durchmesser durch Tauchbeschichtung in
einer Metallschmelze mit einem dünnen Überzug zu versehen, haben, sich als nicht zufriedenstellend
erwiesen, wegen der Schwierigkeiten, die beim Zentrieren des Rohres bei seiner Hindurchführung durch eine
kreisförmige Oberflächenbehandlungseinrichtung auftreten. Auch wenn die kreisförmige Einrichtung durch
eine Abstreifeinrichtung (Behandlung mit einem Gasstrahl) ersetzt wurde, traten bei den beschichteten
Stahlrohren stets in engem Abstand voneinander angeordnete Ringe aus dicken und dünnen Überzugbereichen
auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Feuermetallisieren eines Stahlrohres mit
geringem Durchmesser zu schaffen, mit dem die geschilderten Nachteile vermieden werden, bei dem
also insbesondere ein über den gesamten Querschnitt der Stahlrohre gleichmäßiger, konzentrischer, dennoch
aber sehr dünner Überzug erhalten wird, und zwar auch und gerade bei Anwendung des Verfahrens in einer
Hochgeschwindigkeits-RohrhersiMlungsanlage.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Feuermetallisieren eines Stahlrohres mit
geringem Durchmesser gelöst, bei dem das zu beschichtende Stahlrohr in vertikaler Richtung von
unten nach oben durch ein Bad des geschmolzenen Beschichtungsmetalls hindurchgeführt wird, nachdem
das Stahlrohr zum Abbrennen von Oberflächenverunreinigungen zuerst auf eine Temperatur von 300 bis
7000C erhitzt und dann bis zur Erzielung einer praktisch
vollständigen Rekristallisation auf mindestens 6500C
weiter erhitzt und danach durch Strahlkühlung bis auf etwa die Temperatur der Metallschmelze abgekühlt
wurde, und nach dem Austritt des beschichteten Stahlrohres aus der Metallschmelze durch Abstreifen
von überschüssigem Beschichtungsmetall befreit und anschließend gekühlt wird, wobei vom Zeitpunkt des
ersten Erhitzens bis zum Eintritt in die Metallschmelze eine Schutzatmosphäre aufrechterhalten wird, das
dadurch gekennzeichnet ist, daß das weitere Erhitzen auf eine Rekristallisationstemperatur von mindestens
650°C durch Induktionserhitzen bewirkt wird, daß das beschichtete Stahlrohr sofort nach seinem Austritt aus
der Metallschmelze einer Abstreifbehandlung unterworfen wird und daß das beschichtete Stahlrohr
anschließend mit Wasser abgeschreckt wird.
Das Rohr wird vorzugsweise zuerst erhitzt, während es entlang eines horizontalen Weges durch einen direkt
beheizten Ofen geführt wird, in dem das Brennstoff/
Luft-Verhältnis so eingc-.;; !Ji wird, daß ein Überschuß
an brennbaren Materialien in der Ofenatmosphäre gebildet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist gegenüber der. eingangs geschilderten bekannten Verfahren wirtschaftlieh
und kann in einer Hochgeschwindjgkeits-Rohrherstellüngsanlage
angewandt werden. Es liefert einen gtek-hmäßigen, attraktiven Oberflächenüberzug und
erlaubt die genaue Kontrolle der Überzugsdicke über einen breiten Bereich, einschließlich der häufig ge- in
wünschten minimalen Überzugsdicke von 0,0254 mm. Der Über.';:·; haftet ausgezeichnet an dem beschichteten
Rohr, wie dies beispielsweise bei starken Rohrerweiterungen und -Verformungen erforderlich ist.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
schematischer Darstellung eine Vorrichtung, in welcher ein Stahlrohr mit einem geringen Durchmesser nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren einer Tauchbeschichtung unterworfen werden kann.
Bei dem hier verwendeten Ausdruck »Rohr mit geringem Durchmesser« handelt es sich um ein Rohr,
dessen Durchmesser das Umlaufen des Rohres um eine Umlenkrolle gestattet. Der Durchmesser des Rohrs ist
deshalb in bezug auf den Durchmesser der Umlenkrolle begrenzt; er überschreitet im allgemeinen nicht etwa
10 mm. An der unteren Grenze kann der Durchmesser des Rohrs beliebig sein, obgleich ein solches »Rohr mit
geringem Durchmesser« im allgemeinen einen Durchmesser von nicht weniger als 5 mm hat. in
Das Rohr 10 tritt in Richtung des Pfeils 11 aus dem Röhrenwerk aus. An diesem Punkt tritt eine Überlappung
der Nahtstelle auf; das Rohr trägt im allgemeinen einen leichten Überzug aus einem in Wasser emulgierbaren
Ölschmiermittel. Das Rohr bewegt sich mit einer j5 Geschwindigkeit innerhalb des Bereiches von 60 bis
240 m/min.
Je nach Wunsch kann eine Lösungsmittelreinigungsvorrichtung
oder eine Alkalireinigungsvorrichtung 12 verwendet werden. Der Zweck dieser Reinigungsvorrichtung
besteht darin, den größten Teil des Öls vom Rohr zu entfernen.
Das Rohr 10 gelangt dann in einen direkt-beheizten Ofen 13. Dieser Hochtemperatur-Ofen arbeitet bei einer
Temperatur zwischen 1100 und 13000C und sein Zweck
besteht darin, das restliche Öl und irgendwelche sonstigen Oberflächenverunreinigungen von dem Rohr
vollständig zu entfernen, bei gleichzeitiger Vorerwärmung des Rohrs auf 300 bis 7000C, wenn die
Reinigungsvorrichtung 12 verwendet wird, bzw. auf 450 bis 7000C, wenn die Reinigungsvorrichtung 12 weggelassen
wird.
Das Brennstoff/Luft-Verhältnis in dem Ofen wird so eingestellt, daß ein Überschuß an brennbaren Materialien
in den Verbrennungsprodukten von 3 bis 8 Vol.-% in Form von Wasserstoff und Kohlenmonoxid entsteht,
wodurch eine Rohroxidation vollständig vermieden wird. Ab dem Zeitpunkt des Eintritts des Rohres in den
Ofenverbindungsabschnitt 14 bis zu seinem Eintritt in den Beschichuingsbo-bühef wird es durch eine HVNr
Atmosphäre ständig gegen Oxidation geschützt.
Durch eine Hochfrequenz· Iniliiktionshci/vorr'chiung
£5 v/ird das Rohr weiter erhiui bis aui seino
hnü,ri):htei,ineratur, die 650°C oder mehr betragen
kann und die mindestens hoch genug für die RfJuv.üiüisatianist.
Das Rohr gelangt dann in einen isolierten HaJteabschnitt 16, in dem es bei der erforderlichen Temperatur
ausreichend lange gehalten wird, damit die Rekristallisation im wesentlichen vervollständigt werden kann und
um ein möglicherweise vorhandenes, sehr geringfügiges restliches Oberflächenoxid zu reduzieren.
Das Rohr gelangt dann in einen Strahlkühlabschnitt 17. In diesem Abschnitt wird die Rohrtemperatur
automatisch auf bekannte Weise so eingestellt, daß die Temperatur des Rohrs vor Aufbringung eines Zinküberzuges
auf etwa 4500C gebracht wird. Für andere Metallüberzüge kann eine geeignete Temperatur
angewandt werden, die in der Nähe der Badtemperatur liegt.
Das Rohr gelangt dann durch eine Umk^krolle 18 in
eine Kammer 19 und seine Richtung ändert s.ch dabei von horizontal nach vertikal. Das Rohr gelangt in
vertikaler Richtung aufwärts durch einen Zinkschmelzbehälter. Der Zinkschmelzbehälter 20 ist mit einer
Verlängerung 21 versehen. Das Rohr bewegt sich in Aufwärtsrichtung durch ein Loch in dem Boden der
Verlängerung 21 und durch ein Bad aus geschmolzenem Zink einer Tiefe von mindestens 5 mm. Bei einer
geeigneten Regulierung des Innenatmosphärendruckes zur Verhinderung des Zurücklaufens kann auch eine
größere Tiefe von beispielsweise bis zu 25 mm angewandt werden.
Unmittelbar nach dem Austreten aus dem Beschichtungsbad passiert das Rohr die Abstreif-Düse 22, die mit
erhitzter Luft, Stickstoff, Wasserdampf od. dergl. betrieben werden kann und die das überschüssige Zink in das
Beschichtungsbad zurückführt. Durch dieses Abstreifen wird die gewünschte Beschichtungsmenge in bekannter
Weise genau dosiert.
Zur Erzielung einer verbesserten Haftung des Überzugs kann das Zinkbacl durch Zugabe von 0,05 bis
0,20 Gew.-% Aluminium modifiziert werden. Dies begrenzt die Bildung einer spröden Eisen-Zink-Grenzflächenlegicrung.
Nach dem Abstrahlen gelangt das Rohr durch eine Wasserabschreckkolonne 23 zu einer Umlenkrolle 24
und dann in Richtung des Pfeils 25 zu einer Antriebsvorrichtung und einer Aufwickelhaspel (nicht
dargestellt).
Es sei darauf hingewiesc n, daß sich entlang des Weges von dem ersten direkt-beheizten Ofen 13 bis zu dem
Schmelzbehälter-Ausläufer 23 eine Schutzhaube 14 erstreckt, ao daß das Rohr ständig durch die bei 26
eintretende und an dem Ofeneintritt 27 und an einem oder mehreren Abgasauilässen 28 austretende Ajmosphäre
geschützt ist, bis es in das Beschichtungsbad eintaucht.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Verfahren zum Feuermetallisieren eines Stahlrohres mit geringem Durchmesser, bei dem das zu
beschichtende Stahlrohr in vertikaler Richtung von i unten nach oben durch ein Bad des geschmolzenen
Beschichtungsmetalls hindurchgeführt wird, nachdem das Stahlrohr zum Abbrennen von Oberflächenverunreinigungen
zuerst auf eine Temperatur von 300 bis 700°C erhitzt und dann bis zur Erzielung einer praktisch vollständigen Rekristallisation auf
mindestens 650°C weiter erhitzt und danach durch Strahlkühlung bis auf etwa die Temperatur der
Metallschmelze abgekühlt wurde, und nach dem Austritt des beschichteten Stahlrohres aus der ι·>
Metallschmelze durch Abstreifen von überschüssigem Beschichtungsmetall befreit und anschließend
gekühlt wird, wobei vom Zeitpunkt des ersten Erhitzens bis zum Eintritt in die Metallschmelze eine
Schutzatmosphäre aufrechterhalten wird, d a durchgekennzeichnet, daß
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