(57) Zum Aufbringen eines Überzuges aus einem Nichteisenmetall, wie z.B. Zink, auf die
Oberfläche von Walzstahl zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit wird vorgeschlagen,
den Walzstahl in kontinuierlicher Fortsetzung des Walzvorganges aus der Walzhitze
heraus durch Anwendung von Preßwasser zu entzundern und unmittelbar nach der Entzunderung
unter Verhinderung einer Neubildung von Zunder durch Anwendung von Wasser schnell
auf eine zum heißen Aufbringen des Überzuges geeignete Temperatur abzukühlen und schließlich
den Überzug aufzubringen. Der Vorteil der Erfindung liegt einmal darin, daß sowohl
zur Entzunderung, wie auch zur Verhinderung der Neubildung von Zunder und zugleich
zur Abkühlung nur ein einziges Medium, nämlich Wasser, verwendet wird, wobei die Abkühlung
so geführt werden kann, daß die Walzhitze in optimaler Weise für die Beschichtung
ausnützbar ist. Dadurch wird erreicht, daß alle Verfahrensschritte bzw. Behandlungsvorgänge
in kontinuierlicher Fortsetzung des Walzvorganges, also bei Walzgeschwindigkeit ablaufen
können, so daß das fertig beschichtete Endprodukt in analoger Weise die Produktionsstraße
verläßt wie ein normales, nicht nachbehandeltes Walzprodukt.
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Walzstahl, insbesondere Betonstahl,
Spannstahl oder dergleichen zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit durch Aufbringen
eines Überzuges aus einem Nichteisenmetall, vorzugsweise Zink, wobei der Walzstahl
aus der Walzhitze heraus zunächst entzundert und dann unter Verhinderung einer Neubildung
von Zunder auf den heißen Walzstahl der Überzug aufgebracht wird.
[0002] Walzstahlerzeugnisse werden unter anderem im Bauwesen als Baustahl, hier vor allem
in Form von Betonstahl, als Spannstahl für Spannbeton sowie für Abspannungen für Erd-
und Felsanker usw. verwendet.
[0003] Bei Verwendung als Bewehrung für Bauteile aus Beton, sei es als schlaffe Bewehrung
für Stahlbeton, als Spannbewehrung oder auch als Zugglied für einen Erd- oder Felsanker,
besteht zwischen dem Bewehrungsstahl und dem Beton in aller Regel ein Verbund. Dieser
entsteht bei Stahlbeton und bei Spannbeton mit sofortigem Verbund ohne weiteres dadurch,
daß die Bewehrungselemente in den Beton eingebettet sind und von diesem dicht umhüllt
werden, bei Spannbeton mit nachträglichem Verbund dadurch, daß die zur Erhaltung der
Längsbeweglichkeit der Spannglieder erforderlichen Spannkanäle nachträglich mit Zementmörtel
injiziert werden.
[0004] Bei der Herstellung von Beton entsteht durch Lösung der im Zement enthaltenen Kalkteilchen
eine alkalische Lösung mit einem ph-Wert über 12. Dies hat zur Folge, daß sich auf
der Oberfläche der Bewehrungselemente eine Deckschicht aus Eisenoxid bildet, welche
die Stahloberfläche passiviert und vor Oberflächenkorrosion schützt. Aus statischen,
aber auch aus konstruktiven Gründen liegen die Bewehrungselemente meist in den Randbereichen
der Bauteile, wo sie einen gewissen Mindestabstand zur Außenfläche, die sogenannte
Betonüberdeckung, einhalten müssen. Durch die Luftverschmutzung, bei Brückenbauwerken
vor allem durch die zunehmende Verwendung von Auftausalzen für die Beseitigung von
Schnee und Eis, haben in diesen Medien gelöste Chloride bei unzureichender, oft auch
bei ausreichender Betonüberdeckung die Möglichkeit bis zum Stahl vorzudringen, wo
sie die Passivierungsschicht zerstören und so den Stahl direkt angreifen können. Ähnliches
gilt für die Zugglieder von Erd- und Felsankern, wo die korrosive Beeinflussung des
Stahles durch Bodenfeuchte, Wasser und saure Bodenbestandteile hervorgerufen wird.
Aus diesem Grund besteht ein Bedürfnis nach zusätzlichen Korrosionsschutzmaßnahmen
für solche im Bauwesen verwendete Walzstahlerzeugnisse.
[0005] Ganz allgemein ist es bekannt, Metalle, insbesondere Eisenmetalle, als Rostschutz
mit einer dünnen Zinkschicht zu überziehen. Hierzu kennt man verschiedene Verfahren.
Zur Feuer- oder Heißverzinkung werden die zu schützenden Teile in ein Bad aus geschmolzenem
Zink getaucht, das gegebenenfalls auch mit Aluminium legiert sein kann. Für das elektrolytische
oder galvanische Verzinken benutzt man saure Sulfat-, Sulfatchlorid- oder zyankalisch-ätzkalische
Bäder. Es ist auch bekannt, Metallüberzüge durch Aufspritzen des Metalls in flüssiger
Form aufzubringen, wobei das Metall einer Spritzpistole in Draht- oder Pulverform
zugeführt, durch Sauerstoff-Brenngasgemische geschmolzen und durch Druckluft zerstäubt
wird. All diese Verfahren sind aufwendig, vor allem aber für die Behandlung von in
einem kontinuierlichen Arbeitsgang hergestellten Massenprodukten großer Länge, wie
Betonstähle oder Spannstähle, nicht oder nur mit großem Arbeits- und Kostenaufwand
einzusetzen. Dazu kommt, daß die zu überziehenden Erzeugnisse natürlich vor dem Aufbringen
eines solchen Überzuges gereinigt, Walzstahlerzeugnisse insbesondere von der ihnen
schon vom Walzvorgang her anhaftenden Zunderschicht befreit werden müssen; dies geschieht
üblicherweise durch Sandstrahlen, Beizen oder ähnliche Behandlungen.
[0006] Bei in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellten Walzstahlerzeugnissen ist es
auch schon bekannt geworden, das Walzgut im unmittelbaren Anschluß an den Walzvorgang
zu entzundern und unter Verhinderung einer Neubildung von Zunder sowie unter Ausnützung
der Walzhitze mit einem korrosionsbeständigen Überzug, z.B. aus Zink, zu versehen
(US-PS 2 442 485). Die Entzunderung erfolgt dabei im letzten Walzgerüst als Folge
einer starken, mit einer Streckung verbundenen Verringerung des Querschnitts des Walzgutes,
wodurch der spröde Zunder aufbricht, so daß das Walzgut das Walzgerüst im wesentlichen
zunderfrei verläßt. Um diesen Zustand zu erhalten, wird das Walzgut nach Verlassen
des Walzgerüstes mit einer Temperatur von ca. 980 bis 760 Grad C durch eine geschlossene,
mit einem desoxidierenden Gas, vorzugsweise Kohlenmonoxid, gefüllte Kammer geführt,
in der das Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid verbrennt. Unmittelbar danach durchläuft
das Walzgut eine weitere Kammer, in der es z.B. mit Zink in Form von Zinkpulver beschichtet
wird, das infolge der dem Walzgut noch innewohnenden Hitze aufschmilzt. Da das beschichtete
Walzgut beim Verlassen dieser Kammer aber noch immer eine Temperatur von ca. 700 bis
600 Grad C hat, muß es unmittelbar nach der Beschichtung schnell abgekühlt werden,
um zu verhindern, daß das aufgebrachte Zinkpulver etwa zu Zinkoxid verbrennt.
[0007] Auch dieses Verfahren ist relativ aufwendig. Die Reinhaltung der entzunderten Oberfläche
des Walzgutes durch eine Atmosphäre von desoxidierendem Gas bedingt nicht nur dessen
Vorhaltung, Zuführung und die Aufrechterhaltung einer desoxidierenden Atmosphäre in
einer in entsprechender Weise abgedichteten Kammer, sondern auch die Aufrechterhaltung
einer entsprechenden Temperatur, bevor das Walzgut nach der Beschichtung unter Anwendung
anderer Medien schnell abgekühlt wird.
[0008] Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Walzstahlerzeugnisse
in einem unmittelbar an den Walzvorgang anschließenden, kontinuierlichen Arbeitsgang
unter Ausnützung der Walzhitze beschichten zu können und dabei den verfahrensmäßigen
und apparativen Aufwand möglichst gering zu halten.
[0009] Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Walzstahl in kontinuierlicher
Fortsetzung des Walzvorganges zur Entzunderung mit Preßwasser beaufschlagt wird, daß
die Stahloberfläche unmittelbar nach der Entzunderung zur Verhinderung der Neubildung
von Zunder durch Anwendung von Wasser schnell auf eine Temperatur von unter 600 Grad
C abgekühlt wird und daß danach der Überzug aufgebracht wird.
[0010] Der Vorteil der Erfindung ist vor allem darin zu sehen, daß sowohl zur Entzunderung,
wie auch zur Verhinderung der Neubildung von Zunder und zugleich zur Abkühlung nur
ein einziges Medium, nämlich Wasser, verwendet wird, wodurch die Abkühlung so geführt
werden kann, daß die Walzhitze in optimaler Weise für die Beschichtung ausnützbar
ist. Dadurch wird erreicht, daß alle Verfahrensschritte bzw. Behandlungsvorgänge in
kontinuierlicher Fortsetzung des Walzvorganges, also bei Walzgeschwindigkeit ablaufen
können, so daß das fertig beschichtete Endprodukt in analoger Weise die Produktionsstraße
verläßt wie ein normales, nicht nachbehandeltes Walzprodukt.
[0011] Durch die Beaufschlagung der Stahloberfläche mit Preßwasser mit hohem Druck zur Entzunderung
wird die Erscheinung ausgenützt, daß der dem Walzstahl vom Walzvorgang her anhaftende
Zunder, der bei der im letzten Walzgerüst erfolgenden Verformung des Walzgutes, z.B.
bei einem Übergang von einem ovalen auf einen Kreisquerschnitt schon gelockert wurde,
unmittelbar nachdem das Walzgut das Walzgerüst verlassen hat, relativ leicht vollständig
beseitigt werden kann. Der Druck des Preßwassers sollte über 200 bar, vorzugsweise
bei 300 bis 400 bar liegen; er kann, wenn erforderlich, bis auf etwa 1.000 bar gesteigert
werden. Dies erfordert nur eine sehr kurze Behandlung, nämlich den Durchlauf des Walzstahles
durch eine Spritzdüse, was nur eine unwesentliche Verminderung der Temperatur des
Walzstahles zur Folge hat.
[0012] Während das Entzundern durch Preßwasser aus der Walzhitze heraus bei einer Temperatur
von etwa 900 bis 1.000 Grad C erfolgt, wird nach der Erfindung in Fortsetzung dieser
Wasserbehandlung im kontinuierlichen Durchlauf durch Anwendung desselben Mediums die
Abkühlung so geführt, daß die Zunderungstemperatur von 600 Grad C möglichst rasch
unterschritten wird, daß sich also kein neuer Zunder mehr bilden kann, und Temperaturen
erreicht werden, bei denen die Überzüge aufgebracht werden können. Dies kann nach
der Erfindung dadurch geschehen, daß der Walzstahl durch ein Wasserbad geführt oder
mit Wasser besprüht wird. Geeignete Temperaturen zum Aufbringen korrosionsbeständiger
Überzüge sind bei reinem Aluminium beispielsweise eine Temperatur von ca. 560 bis
570 Grad C und bei reinem Zink eine Temperatur von ca. 415 Grad C; bei Legierungen
können Zwischenstufen eingeschaltet werden. So ist es nach der Erfindung ohne weiteres
möglich, jede gewünschte Legierung für den Überzug zu verwenden, da, ausgehend von
der Walzhitze bis zur vollständigen Abkühlung, alle Temperaturbereiche durchlaufen
werden.
[0013] Das Aufbringen des Überzuges kann auf beliebige Weise erfolgen. Das den Überzug bildende
Nichteisenmetall kann in Pulverform aufgespritzt werden, wobei es aufschmilzt; der
Walzstahl kann aber auch durch ein Bad mit dem flüssigen Nichteisenmetall geführt
werden.
[0014] Während der Walzstahl nach der Entzunderung durch die Wasserbehandlung vor neuer
Zunderbildung geschützt wird, besorgt diesen Schutz nach Aufbringen des Überzuges
bis zur vollständigen Abkühlung des Walzstahles eben dieser Überzug. In manchen Fällen
ist es angebracht, auf den Überzug z.B. aus Zink als zusätzlichen Schutz noch eine
Schicht aus einem Kunstharz, z.B. Epoxyharz, aufzutragen. Auch ein solcher Arbeitsgang
kann ohne weiteres in das erfindungsgemäße Verfahren unter Ausnützung der Restwärme
integriert werden.
[0015] Da der Walzstahl erfindungsgemäß nach der Entzunderung durch Behandlung mit Wasser
abgekühlt wird, kann diese Behandlung auch in Form an sich bekannter Vergütungsverfahren
unter Anwendung von Wasser erfolgen. Ein solches ist das z.B. bei kohlenstoffarmen
und daher schweißgeeigneten Betonstählen unter der Bezeichnung "Tempcore"-Verfahren
bekannte Verfahren, bei dem die Wasserbehandlung so erfolgt, daß in dem Walzstahl
unmittelbar nach der Abschreckung eine Randzone aus Martensit und Bainit vorliegt,
während der im Stahlkern verbliebene Wärmeinhalt während der nachfolgenden Abkühlung
ein Anlassen der Randzone nicht über die Bainit-Stufe hinaus bewirkt. Bei kohlenstoffreichen,
als Spannstahl geeigneten Stählen wird die Wasserbehandlung so geführt, daß die Stähle
von einer Endwalztemperatur zwischen 860 und 1.060 Grad C so abgeschreckt werden,
daß in der Randschicht sich vollständig martensitisches Gefüge ausbildet und die Temperatur
der Randschicht durch Temperaturausgleich im Zeitraum zwischen 2 bis 6 Sekunden nach
Beginn des Abschreckvorganges 400 bis 500 Grad C beträgt. Auf diese Weise läßt sich
die nach der Erfindung vorzunehmende Abkühlung noch in besonders vorteilhafter Weise
zu einer Verbesserung der Festigkeit der Stähle nutzen.
[0016] Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt schließlich darin, daß alle Arbeitsgänge
in einem kontinuierlich durchlaufenden, unmittelbar an den Walzvorgang anschließenden
Verfahren in einzelnen, dem letzten Walzgerüst nachgeordneten Behandlungsstationen
durchgeführt werden. Während der bedingt durch das Walzen von Knüppeln zwangsläufig
diskontinuierliche Walzvorgang sich bis zum Verlassen des letzten Walzgerüstes schon
weitgehend vergleichmäßigt hat, entfaltet natürlich auch das erfindungsgemäße Verfahren
besondere Vorteile dann, wenn zuvor schon durch ein Verschweißen der Knüppel der Walzvorgang
zu einem Endloswalzen gemacht wird. Dies gelingt in besonders vorteilhafter Weise
durch das an sich bekannte fliegende Abbrenn-Stumpfschweißen der Knüppel in dem Bereich
zwischen dem Verlassen des Ofens bzw. dem Verlassen eines Trio-Walzgerüsts und dem
ersten Anstich der Feinwalzstraße.
1. Verfahren zum Behandeln von Walzstahl, insbesondere Betonstahl, Spannstahl oder
dergleichen zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit durch Aufbringen eines Überzuges
aus einem Nichteisenmetall, vorzugsweise Zink, wobei der Walzstahl aus der Walzhitze
heraus zunächst entzundert und dann unter Verhinderung einer Neubildung von Zunder
auf den heißen Walzstahl der Überzug aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß
der Walzstahl in kontinuierlicher Fortsetzung des Walzvorganges zur Entzunderung mit
Preßwasser beaufschlagt wird, daß die Stahloberfläche unmittelbar nach der Entzunderung
zur Verhinderung der Neubildung von Zunder durch Anwendung von Wasser schnell auf
eine Temperatur von unter 600 Grad C abgekühlt wird und daß danach der Überzug aufgebracht
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßwasser mit einem
Druck von über 200 bis zu etwa 1.000 bar, vorzugsweise zwischen 300 und 400 bar aufgebracht
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzstahl durch
ein Wasserbad geführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzstahl mit
Wasser besprüht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug
durch Aufspritzen des Nichteisenmetalls in Pulverform aufgetragen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzstahl
zum Aufbringen des Überzuges durch ein Bad mit dem geschmolzenen Nichteisenmetall
geführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf den
Überzug noch eine Schicht aus einem Kunstharz, z.B. Epoxyharz, aufgetragen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung
des Walzstahles in Form einer Abschreckung derart erfolgt, daß in dem Walzstahl unmittelbar
nach der Abschreckung eine Randzone aus Martensit und Bainit vorliegt, während der
im Stahlkern verbliebene Wärmeinhalt während des nachfolgenden Abkühlens ein Anlassen
der Randzone bewirkt.