Die Erfindung ermöglicht es, auf großtechnisch betriebssichere Weise ein gegen korrosive Angriffe besonders geschütztes Stahlflachprodukt zu erzeugen, indem das Stahlflachprodukt im kontinuierlichen Durchlauf a) bereitgestellt wird, b) gebeizt wird, c) mit einem wässrigen Medium gespült wird, d) durch ein Flussmittelbad geleitet wird, das aus einer wässrigen Lösung besteht, die neben prozess- und herstellungsbedingten Verunreinigungen 210 - 250 g/l Chlorid-Ionen und zusätzlich 140 - 160 g/l Zink-Ionen, 5 - 12 g/l Ammonium-Ionen oder 30 - 40 g/l Kalium-Ionen und optional zusätzlich jeweils 0,5 - 1,5 g/l Natrium-Ionen oder Kalzium-Ionen und max. 1 g/l Magnesium-Ionen und Spuren von Ionen der Elemente "Al, Fe, Mn, Mo, Ni, P, Sr, Si und Li" enthält, wobei die Dichte des Flussmittelbads mindestens 1,25 g/cm3 und höchstens 1,45 g/cm3 beträgt, e) getrocknet und auf eine Badeintrittstemperatur von 100 - 230 °C erwärmt wird, f) in einem Schmelzenbad schmelztauchbeschichtet wird, und g) optional thermisch, chemisch oder mechanisch nachbehandelt wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von Stahlflachprodukten mit einem auf Zn- oder Al-basierenden metallischen Schutzüberzug sowie Stahlflachprodukte, die mit einem solchen Schutzüberzug belegt sind.
Bei den im Sinne der Erfindung zu beschichtenden "Stahlflachprodukten" handelt es sich um aus Stahl durch Warm- oder Kaltwalzen erzeugte Bänder oder Bleche sowie daraus gewonnene Zuschnitte und Platinen.
Stahlflachprodukte, die aus korrosionsempfindlichen Stählen hergestellt sind und in einer Umgebung eingesetzt werden sollen, bei der ein erhöhtes Korrosionsrisiko besteht, werden üblicherweise mit einem metallischen Schutzüberzug versehen, der das jeweilige Stahlsubstrat gegen korrosive Angriffe schützt. Ein zum Auftrag eines solchen Überzugs bewährtes Verfahren ist das Schmelztauchbeschichten, bei dem das Stahlflachprodukt nach einer Vorbehandlung innerhalb einer kurzen Tauchdauer durch ein Schmelzenbad geleitet wird, so dass beim Verlassen des Schmelzenbades ein Überzug definierter Dicke auf dem Stahlflachprodukt haftet. Die Dicke des Überzugs kann dabei durch geeignete Abstreifeinrichtungen eingestellt werden, die das Stahlflachprodukt beim Austritt aus dem Schmelzenbad passiert.
Durch dieses in der Fachsprache auch "Schmelztauchveredelung" bezeichnete Vorgehen werden Stahlflachprodukte erhalten, die gegenüber unveredelten Stahlflachprodukten eine deutlich verlängerte Produktlebensdauer besitzen.
Es sind verschiedenste Varianten von Verfahren bekannt, die bei optimierter Wirtschaftlichkeit jeweils eine optimale Haftung des Überzugs und optimale Gebrauchseigenschaften des mit dem Überzug versehenen Stahlflachprodukts gewährleisten sollen. Als eine dieser Entwicklungen zu nennen ist hier der Vorschlag, durch zusätzliche Zugabe von Mg zu einem Zn-Schmelzenbad den durch den so legierten Überzug bewirkten Korrosionsschutz deutlich zu steigern. Beispiele für auf diesem Vorschlag basierende Beschichtungsverfahren sind in der
Jeweils entscheidend für den Erfolg bei der Beschichtung von Stahlflachprodukten ist eine ausreichende Aktivierung der zu beschichtenden Oberfläche. Darüber hinaus muss sichergestellt sein, dass die betreffende Oberfläche beim Eintauchen in das jeweilige Schmelzenbad weitestgehend frei von Verunreinigungen und Oxiden ist, die das Beschichtungsergebnis stören könnten.
Mit im kontinuierlichen Durchlauf erfolgenden Schmelztauchbeschichtungsverfahren lassen sich kalt- oder warmgewalzte Stahlbänder mit Breiten von mehr als 600 mm, so genannte "Breitbänder", besonders kosteneffektiv mit einem Schutzüberzug versehen. Bei den in der Praxis eingesetzten Verfahren dieser Art durchläuft das jeweils zu beschichtende Stahlflachprodukt nacheinander und unterbrechungsfrei die Prozessschritte "Reinigung", "Glühgasaktivierung der Oberfläche" und "Schmelztauchbeschichtung". Wie beispielsweise in der
In der Praxis hat sich herausgestellt, dass sich Schmalbänder, deren Breite auf max. 600 mm beschränkt ist, mit den für Breitbänder bewährten Beschichtungsverfahren nicht kostendeckend beschichten lassen. In der Praxis werden daher Breitbänder in Schmalbänder vorgegebener Breite längsgeteilt, die dann parallel zueinander eine Beizeinrichtung durchlaufen, um auf den Schmalbändern vorhandene oxidische Rückstände und sonstige Verschmutzungen zu lösen und zu entfernen. Anschließend werden Beizmittelrückstände von den Schmalbändern gespült und die Schmalbänder durch ein Flussmittelbad geleitet. Durch diesen in der Fachsprache auch als "Fluxen" bekannten Vorgang werden einerseits die zu beschichtenden Oberflächen der Schmalbänder weiter gereinigt und gleichzeitig aktiviert. Andererseits wird durch das Fluxmittel eine Rückpassivierung der aktivierten Oberfläche bis zum Eintauchen in das Beschichtungsbad verhindert. Anschließend durchlaufen die Schmalbänder immer noch parallel zueinander einen Trocknungsofen, in dem das Flussmittel soweit angetrocknet wird, dass es sicher auf den Schmalbändern haftet, jedoch noch nicht abbrennt. Das Flussmittel stellt so eine gute und gleichmäßige Benetzbarkeit der Schmalbänder im anschließend durchlaufenen Schmelzenbad sicher. Üblicherweise wird der Korrosionsschutzüberzug als Zn-Überzug aufgebracht. Das dann auf Zn basierende Schmelzenbad, in das die Schmalbänder wiederum parallel zueinander gefördert werden, hat dazu typischerweise eine Temperatur von 470 °C. Es ist jedoch auch möglich, die Schmalbänder mit einer auf Al basierenden Beschichtung schmelztauchzubeschichten. Das Schmelzenbad hat in diesem Fall typischerweise eine Temperatur von bis zu 700 °C. An die jeweilige Oberflächenbeschichtung kann sich eine chemische Passivierung anschließen, um auch die Schutzschicht vor Feuchtigkeitseinwirkung zu schützen (s. Broschüre "Feuerverzinkter Bandstahl", veröffentlicht von der ThyssenKrupp Steel Europe AG, Stand 2011, www.thyssenkrupp-steel-europe.com/tiny/cgJ/download.pdf).
Wie eingangs erwähnt, werden in der voranstehend erläuterten Weise üblicherweise Stahlflachprodukte beschichtet, die in hohem Maße korrosionsempfindlich sind.
Stähle mit einem deutlichen Legierungsanteil an Cr und Ni zeichnen sich durch eine besonders gute chemische Beständigkeit und hohen Korrosionswiderstand aus. Diese Produkteigenschaft basiert auf der Bildung einer stabilen Chromoxidschicht, welche die Stahloberfläche auch bei höheren Temperaturen wirksam gegen äußere Einflüsse passiviert. Mo unterstützt diese Passivierung zusätzlich. Daher werden Stahlgüten mit einem Cr-Anteil > 10,5 Gew.-% auch als rost-, hitze- und säurebeständige (RHS)-Stähle oder kurz als "rostfreie Stähle" bezeichnet. Ni als Legierungselement in Stahl stabilisiert ähnlich wie z. B. Mn oder N den austenitischen Gefügezustand zu tieferen Temperaturen hin, was gezielt genutzt werden kann, um die mechanischen Werkstoffeigenschaften zu verbessern. Vollaustenitische Stahlgüten mit > 8 Gew.-% Ni besitzen weiterhin keinen Spröd-Duktil-Übergang, was Tieftemperaturanwendungen ermöglicht. Im Vergleich zu hoch-Mn-legierten Stahlgüten weisen Ni-legierte Vollaustenite eine deutlich bessere Umweltbeanspruchungseignung auf. Aufgrund dieser hervorragenden Werkstoffeigenschaften besteht ein großes Einsatzpotential für Ni-legierte Stahlflachprodukte für Hoch- und Tieftemperaturanwendungen u. a. in der automobilen Fahrzeugstruktur, dem chemischen Apparatebau, Maschinen- und Anlagenbau sowie für dekorative Elemente.
Trotz dieser hervorragenden spezifischen Werkstoffeigenschaften, insbesondere gegenüber schädlichen Umwelteinflüssen, können die Einsatzqualitäten CrNilegierter Stähle durch eine metallische Beschichtung zusätzlich gesteigert werden. Auch hierzu kommen in der Praxis Schmelztauchbeschichtungsverfahren der voranstehend erläuterten Art zum Einsatz.
Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein großtechnisch kostengünstig durchführbares Verfahren anzugeben, das bei optimaler Reproduzierbarkeit des Beschichtungsergebnisses die wirtschaftliche Erzeugung von gegen korrosive Angriffe besonders geschützten Stahlflachprodukten ermöglicht.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, dass beim Beschichten eines Stahlflachprodukts die in Anspruch 1 angegebenen Arbeitsschritte durchlaufen werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, an Stelle der bei der Schmelztauchbeschichtung zur Reinigung und Aktivierung der zu beschichtenden Oberflächen von Breitbändern üblichen Glühbehandlung entsprechend der aus dem Stand der Technik ebenfalls grundsätzlich bekannten Vorgehensweise eine Fluxbehandlung mit anschließender Antrocknung des bei der Fluxbehandlung auf das Stahlflachprodukt aufgetragenen Flussmittels durchzuführen. Dabei ist das erfindungsgemäß zum Einsatz kommende Flussmittel so modifiziert, dass sich für Stahlflachprodukte, die aus einer großen Bandbreite unterschiedlichst legierter Stähle bestehen, optimale Beschichtungsergebnisse ergeben.
Um dies zu leisten, umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Beschichten eines Stahlflachprodukts mit einem metallischen, auf Zn oder Al basierenden Schutzüberzug folgende im kontinuierlichen Durchlauf absolvierte Arbeitsschritte:
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise erlaubt es, bei gegenüber einer Stückverzinkung erheblich verbesserter Wirtschaftlichkeit im kontinuierlichen Durchlauf Stahlflachprodukte mit metallischen Schutzüberzügen zu versehen. Durch Verzicht auf einen energieintensiven Glühprozessschritt wird eine erhebliche Energie- und Betriebsmitteleinsparung erzielt und eine kosteneffektive und umweltschonende Schmelztauchveredelung insbesondere von Schmalbändern ermöglicht, deren Breite auf höchstens 600 mm beschränkt ist. Mehrere solcher Schmalbänder können selbstverständlich auch das erfindungsgemäße Verfahren parallel durchlaufen.
Dabei eignet sich die erfindungsgemäße Vorgehensweise für den Auftrag von metallischen Beschichtungen sowohl auf Znals auch auf Al-Basis.
Praktische Versuche haben beispielsweise gute Beschichtungsergebnisse ergeben, wenn das im Arbeitsschritt
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich aber auch zum Schmelztauchbeschichten von Stahlflachprodukten, die ein ferritisches, austenitsches, Mehrphasen- oder Duplex-Gefüge besitzen und aus einem nicht rostenden CrNi-Stahl bestehen können, der neben Eisen und herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%)
Das jeweils erfindungsgemäß verarbeitete Stahlflachprodukt kann im kalt- oder warmgewalzten Zustand mit bereits vorgebeizter oder ungebeizter Oberfläche angeliefert werden. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wirken sich besonders bei der Verarbeitung von ungebeiztem Warmband aus, wobei sich die erfindungsgemäße Vorgehensweise bei der Verarbeitung von Schmalband als besonders wirtschaftlich herausgestellt hat.
Im Arbeitsschritt b) durchläuft das jeweils zu beschichtende Stahlflachprodukt ein Beizbecken, in dem auf ihm haftender Zunder entfernt wird. Die Beizdauer beträgt dabei optimaler Weise 10 - 120 s. Neben der Reinigung erfolgt bereits beim Beizen eine Aktivierung der Oberfläche des zu beschichtenden Stahlflachprodukts. Als Beizmittel können an sich zu diesem Zweck bekannte Flüssigkeiten eingesetzt werden, die auf einer Säure, insbesondere Salz- oder Schwefelsäure, basieren. Hierbei hat sich für die Effektivität des Beizvorgangs eine Beizmitteltemperatur von 30 - 100 °C als besonders vorteilhaft herausgestellt. Bei in den genannten Bereichen liegenden Beiztemperaturen und Beizzeiten wird ein optimaler Reinigungseffekt erzielt und eine zu starke Anbeizung der Korngrenzen an der Stahloberfläche vermieden. Weiterhin wird durch Einhaltung des erfindungsgemäß vorgegebenen Temperaturbereichs ein übermäßiger Verdampfungsverlust vermieden. Dies gilt insbesondere dann, wenn die maximale Beiztemperatur auf 70 °C beschränkt ist.
Die Fe-Konzentration im Beizmittelbad sollte zwischen 5 - 130 g/l liegen, um ebenfalls eine optimale Wirksamkeit des Beizvorgangs zu unterstützen.
Nach dem Beizen wird auf dem Stahlflachprodukt zurückgebliebenes Beizmittel durch Spülen des Stahlflachprodukts mit einem wässrigen Medium entfernt. Die Spülzeit beträgt hier optimalerweise 10 - 30 s bei einer Spülmitteltemperatur von optimalerweise 30 - 100 °C, insbesondere 30 - 70 °C. Durch Einhaltung dieser Spültemperatur- und Spülzeitbereiche ist ein effektives Abspülen der Restsäure gewährleistet, so dass Einschleppungen von Beizrückständen in das folgende Fluxbad vermieden werden. Wird die für die Spültemperatur angegebene Obergrenze überschritten, erhöht der verstärkte Verdampfungsverlust an Spülmedium die Betriebskosten. Die maximale Spültemperatur beträgt deshalb vorteilhafter Weise 70 °C.
Besondere Bedeutung kommt beim erfindungsgemäßen Verfahren dem Arbeitsschritt d) zu, bei dem das Stahlflachprodukt ein Fluxen durchläuft. Der Zweck dieser Behandlung besteht darin, die Aktivierung der im Zuge des Beizens bereits aktivierten Oberfläche des Stahlflachprodukts zu vervollständigen und eine Rückpassivierung zu verhindern. Hierzu wird das Stahlflachprodukt durch ein Flussmittel geleitet, das nach Maßgabe der Erfindung in der oben angegebenen Weise durch die Zugabe von Ammoniumchlorid so eingestellt ist, dass betriebssicher gute Beschichtungsergebnisse erzielt werden.
Ammonium-Ionen sind in Gehalten von 5 - 12 g/l, Chlorid-Ionen in Gehalten von 210 - 250 g/l und Zink-Ionen in Gehalten von 140 - 160 g/l im das erfindungsgemäß vorgegebenen Flussmittelbad bildenden Fluxmedium enthalten, damit während des Trocknens ein ZnCl2/NH4Cl-Salzgemisch an der Stahloberfläche entsteht. Dieses bildet durch thermische Spaltung während des Trocknens HCl, was eine Aktivierung sowohl gegenüber der Stahloberfläche als auch gegenüber der Oberschlacke des Beschichtungsbads sichert. Bei Über-/ oder Unterschreitung der angegebenen Grenzen ist die Aktivierung nicht effektiv oder das Abbrennen des Fluxmediums während des Trocknens zu stark. Insbesondere zeigt sich bei einem zu geringen Chlorid-Ionen-Anteil eine nicht ausreichende Reduktion von Oberflächenschlacke. Ist der Anteil an Chlorid- und Zink-Ionen zu hoch, können sich bereits im flüssigen Fluxmedium Chlorhydroxozinksäuren bilden, die die Eisenauflösung in den Fluxmediumkessel unnötig erhöhen.
Kalium-Ionen sind im Fluxmedium in Gehalten von 30 - 40 g/l vorhanden, da durch die Zugabe von Kalium-Ionen das Fluxmittel gegenüber dem Angriff oder der Reaktion mit dem Al des Beschichtungsbads stabilisiert wird. Dadurch reduziert sich die Rauchentwicklung beim Eintauchen des Stahlbands in das Beschichtungsbad, was sich wiederum positiv auf Umwelt- und den Mitarbeiterschutz auswirkt. Ist der Kalium-Ionen-Anteil des Fluxmediums zu gering, zeigt sich dieser Effekt nicht ausreichend effektiv. Ist der Kalium-Ionen-Gehalt dagegen zu hoch, kann der Aktivierungseffekt des Fluxmediums zu schwach sein. Jeweils optional können Kalzium-Ionen in Gehalten von 0,5 - 1,5 g/l, Natrium-Ionen in Gehalten von 0,5 - 1,5 g/l und Magnesium-Ionen in Gehalten von < 1 g/l im erfindungsgemäß verwendeten Fluxmedium vorhanden sein. Ca, Na und Mg unterstützen die Wirkung der im Fluxmittel pflichtweise vorhandenen Kalium--Ionen und reduzieren die Oberflächenspannung des Fluxmittels. Dies verbessert die Benetzung der Stahloberfläche durch das Fluxmedium. Eine Erhöhung der jeweiligen Gehalte über die jeweils zugeordnete Obergrenze hinaus verringert die Rauchentwicklung jedoch nicht weiter, sondern kann zu einer Schwächung des Aktivierungseffekts des Fluxmediums führen.
Ionen von Fe, Mn, Al, Mo, Ni, P, Si, Sr, Li können als unvermeidbare Verunreinigungen in geringen Spuren vorhanden sein, wobei deren Gehalt jeweils weniger als 10 mg/l betragen soll.
Optimale Ergebnisse der Flux-Behandlung ergeben sich dann, wenn die Eintauchdauer, über die der jeweils in das Flussmittelbad tauchende Abschnitt des Stahlflachprodukts dem Flussmittel ausgesetzt ist, 10 - 120 s beträgt. Die Wirksamkeit des Flussmittels kann dadurch gesteigert werden, dass seine Temperatur 40 - 100 °C, insbesondere 40 - 70 °C, beträgt. Bei Einhaltung dieser für die Eintauchdauer und die Fluxmitteltemperatur vorgegebenen Bereiche wird bei Vermeidung eines übermäßigen Verdampfungsverlustes ein optimaler Feinstreinigungseffekt der Stahloberfläche erzielt und ein übermäßiger Angriff der Korngrenzen an der Stahloberfläche vermieden.
Über die im Bereich von 1,25 - 1,45 g/cm3 eingestellte Dichte des Flussmittels kann dabei Einfluss auf das Auflagengewicht der auf dem Stahlsubstrat zu erzeugenden Beschichtung genommen werden. Wird die für die Dichte des Fluxmediums erfindungsgemäß vorgegebene Untergrenze unterschritten, ist das Medium zu wässrig und der Feinstreinigungseffekt der Stahloberfläche zu gering. Wird dagegen die für die Dichte des Fluxmediums erfindungsgemäß vorgesehene Obergrenze überschritten, ist das Fluxen zu scharf und die Korngrenzen an der Stahloberfläche können zu stark angegriffen werden.
Sollen beispielsweise Zn-basierte Überzüge mit einem Auflagengewicht von 400 - 600 g/m2 auf das jeweilige Stahlflachprodukt aufgebracht werden, so haben sich Flussmittelbäder mit einer Dichte von 1,25 - 1,35 g/cm3 bewährt. Sollen dagegen Zn-basierte Überzüge mit einem Auflagengewicht von weniger als 400 g/m2 auf das jeweilige Stahlflachprodukt aufgebracht werden, so haben sich Flussmittelbäder mit einer Dichte von >1,35 - 1,45 g/cm3 als günstig erwiesen.
Zur besonderen Wirksamkeit des erfindungsgemäß eingesetzten Flussmittels trägt es darüber hinaus bei, wenn sein pH-Wert 4 - 4,5 beträgt. Wird die für den pH-Wert des Fluxmediums angegebene Obergrenze überschritten, ist das Medium zu wässrig und der Feinstreinigungseffekt der Stahloberfläche zu gering. Wird die für den pH-Wert des Fluxmediums angegebene Untergrenze unterschritten, ist das Fluxen wiederum zu scharf und die Korngrenzen an der Stahloberfläche können zu stark angegriffen werden.
Im Arbeitsschritt e) wird das aus dem Flussmittelbad austretende Stahlflachprodukt getrocknet und auf die Eintrittstemperatur gebracht, mit der es in das anschließend durchlaufene Schmelzenbad eintritt. Die Mindesttemperatur sollte dabei so hoch sein, dass das auf der Stahlflachprodukt-Oberfläche aus dem Flussmittelbad mitgeführte Fluxmedium ausreichend angetrocknet wird, um Benetzungsstörungen bei der Beschichtung im Schmelzenbad zu vermeiden. Gleichzeitig sollte die Trocknungstemperatur jedoch nicht zu hoch sein, um ein Abbrennen des Fluxmediums zu vermeiden. Als besonders geeigneter Temperaturbereich für die Trocknung hat es sich deshalb erwiesen, wenn das Stahlflachprodukt auf eine Temperatur von 100 - 230 °C erwärmt wird. Die Bandeintrittstemperatur sollte während des Trocknens für mindestens 10 s gehalten werden, um das Stahlflachprodukt adäquat durchzuwärmen. Die maximal zulässige Trocknungsdauer hängt von der Leistungsfähigkeit der jeweils eingesetzten Trocknungsanlage ab. Praktische Versuche haben hier belegt, dass bei den in der heutigen Praxis eingesetzten Anlagen eine Höchstdauer von 30 s sinnvoll ist.
Im Arbeitsschritt f) durchläuft das Stahlflachprodukt das Schmelzenbad. Optimale Beschichtungsergebnisse ergeben sich dabei dann, wenn die Verweildauer, über die der jeweilige Abschnitt des Stahlflachprodukts dem Schmelzenbad ausgesetzt ist, 1 - 120 s, insbesondere 1 - 60 s, beträgt. Dabei können über eine entsprechend eingestellte Legierung des Schmelzenbads Zn- oder Al-Überzüge auf dem jeweiligen Stahlflachprodukt erzeugt werden. Zu den Zn- oder Al-basierten Überzügen zählen dabei:
Versuche haben belegt, dass Stahlflachprodukte, die aus unter die oben genannte Legierungsvorschrift fallenden rostfreien CrNi-Stählen gefertigt und in erfindungsgemäßer Weise prozessiert worden sind, sich mit jedem der voranstehend erläuterten Überzüge beschichten lassen und dass sich aus einem Baustahl der oben angegebenen Art gefertigte Stahlflachprodukte besonders gut mit einem in erfindungsgemäßer Weise aufgebrachten ZM-Überzug gegen Korrosion schützen lassen. Stahlflachprodukte, die aus nicht rostendem Stahl hergestellt und in erfindungsgemäßer Weise mit einem AS-Überzug versehen sind, eignen sich insbesondere bei Hochtemperaturanwendungen. Durch die AS-Beschichtung werden solche Stahlflachprodukte gegen die Bildung von Anlauffarben geschützt.
Im Fall, dass es sich bei dem Schmelzenbad um ein Znbasiertes Bad handelt, beträgt die Schmelzenbadtemperatur 430 - 700 °C, typischerweise 430 - 530 °C, während bei einem Schmelzenbad, das Al-basiert ist, die Badtemperatur typischerweise bis zu 780 °C, insbesondere 650 - 780 °C, beträgt.
Soll das schmelztauchbeschichtete Stahlflachprodukt in-line thermisch nachbehandelt werden (Galvannealing), um einen Fe-Zn-Legierungsüberzug zu erzeugen, so hat es sich bewährt, wenn das Schmelzenbad so eingestellt wird, dass auf dem Stahlsubstrat ein ZF-Überzug erzeugt wird.
Ebenso optional wie die Galvannealing-Behandlung kann das erhaltene schmelztauchbeschichtete Stahlflachprodukt einer Passivierung durch eine entsprechende chemische Behandlung oder einem Nachwalzen unterzogen werden, um eine Maßhaltigkeit und seine mechanischen Eigenschaften zu verbessern.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Die Anlage 1 zum Schmelztauchbeschichten eines als warmgewalztes und zu einem Coil C gewickeltes Band bereitgestellten Stahlflachprodukts P umfasst in einer in Förderrichtung F in-line aufeinander folgenden Aufstellung eine Abhaspelstation 2, eine Beizstation 3, eine Spülstation 4, eine Flux-Station 5, eine Trocknungsstation 6, eine Schmelztauchstation 7 und eine Kühlstation 8 und eine Aufhaspelstation 9.
In der Abhaspelstation 2 wird das zu beschichtende Stahlflachprodukt P vom jeweiligen Coil C abgewickelt und durchläuft zunächst die Beizstation 3 und darauffolgend die Spülstation 4, bevor es in die Flux-Station 5 gelangt. Das aus der Flux-Station 5 austretende Stahlflachprodukt P durchläuft die Trocknungsstation 6 und wird dann in das Schmelzenbad S der Schmelztauchstation 7 geleitet. Das aus dem Schmelzbad S austretende Stahlflachprodukt P durchläuft anschließend die Kühlstation 8, in der es auf Raumtemperatur abgekühlt wird, bevor es in der Aufhaspelstation 9 wieder zu einem Coil gewickelt wird.
In der Beschichtungsanlage 1 sind 55 Versuche mit als warmgewalzte Bänder angelieferten Stahlflachprodukten P durchgeführt worden, die aus unterschiedlichen Stählen W1, W2, W3, W4, W5, W6, W7 hergestellt worden sind. Die jeweilige Zusammensetzung der Stähle W1 - W7 ist in Tabelle 1 angegeben. Bei den Stählen W1 - W4 handelt es sich um konventionelle Baustähle, während die Stähle W5 - W7 konventionelle nicht rostende CrNi-Edelstähle sind.
Die jeweils verarbeiteten Stahlflachprodukte P haben in der Beizstation 3 ein konventionelles auf Salzsäure (basierendes Beizmittelbad B durchlaufen, das auf eine Temperatur TB erwärmt worden ist und das vom jeweiligen Abschnitt des jeweiligen Stahlflachprodukts P innerhalb einer Beizdauer tB passiert worden ist.
Anschließend haben die Stahlflachprodukte P in der Spüleinrichtung 4 ein aus vollentsalztem Wasser bestehendes Spülbad V durchlaufen, das auf eine Temperatur TS erwärmt worden ist und das vom jeweiligen Abschnitt des jeweiligen Stahlflachprodukts P innerhalb einer Spüldauer tS absolviert worden ist.
Daraufhin sind die Stahlflachprodukte P in der Flux-Station 5 durch ein Flussmittelbad X geleitet worden, das vom jeweiligen Abschnitt des jeweiligen Stahlflachprodukts P innerhalb einer Dauer tF durchlaufen worden ist und eine Temperatur TF, einen pH-Wert pH_F und eine Dichte r-F hatte. Dabei sind bei den Versuchen zwölf unterschiedlich zusammengesetzte Flussmittelbäder X eingesetzt worden. Die zwölf Zusammensetzungen X1 - X12 der Flussmittelbäder X sind in Tabelle 2 angegeben.
In der Trocknungsstation 6 sind die Stahlflachprodukte getrocknet und auf die jeweilige Badeintrittstemperatur TE gebracht worden.
Anschließend haben die Stahlflachprodukte P in der Schmelztauchstation 7 das jeweilige Schmelzenbad S durchlaufen, das auf einer Temperatur TBad gehalten worden ist.
Beim Austritt aus der Schmelztauchstation 7 ist bei den Stahlflachprodukten die Dicke des jeweils aufgebrachten Schmelztauchüberzugs in an sich bekannter Weise mittels einer hier nicht gezeigten Abstreifeinrichtung eingestellt worden.
In den Tabellen 3a,3b sind für insgesamt 55 Versuche die jeweils eingestellten Betriebsparameter zusammengefasst. Tabelle 3a enthält dabei die erfindungsgemäß durchgeführten Versuche, die ein gutes, fehlerfreies Beschichtungsergebnis erbracht haben, während in den Tabellen 3b,3c die Versuche zusammengefasst sind, die fehlerhafte Beschichtungsergebnisse ergeben haben.
Für jeden der 55 Versuche sind dabei der jeweilige Stahl W1 - W7, aus dem das jeweils verarbeitete Stahlflachprodukt P bestand, die jeweilige Temperatur TB des Beizmittels, die Beizdauer tB, die Temperatur TS des Spülmittels und die Spülzeit tS, das in der Flux-Station 5 jeweils durchlaufene Flussmittelbad X1 - X12, die Dauer tF, in der das jeweilige Stahlflachprodukt das jeweilige Flussmittelbad X1 - X12 durchlaufen hat, die jeweilige Flussmittelbad-Temperatur TF, der jeweilige pH-Wert pH_F und die jeweilige Dichte r-F des jeweiligen Flussmittelbads X1 - X12, die jeweilige Trocknungs- bzw. Badeintrittstemperatur TE, die Zusammensetzung des jeweiligen Schmelzenbads S, die Temperatur TBad des jeweiligen Schmelzenbads S und das jeweils auf einer der beschichteten Seiten des Stahlflachprodukts P erreichte Auflagengewicht AG angegeben. Die Verweildauer in der Trocknungsstation betrug jeweils 20 s und die im Schmelzenbad jeweils 10 s.
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