NO811738L - Fremgangsmaate til aa behandle kiselholdig staal, beregnet for varm forsinkning - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til i forbindelse med varmvalsing å behandle kiseholdige stål-produkter således at det dårligere resultatet ved etter-følgende varmgalvanisering på grunn av kiselinnholdet i stålet unngås.

Normale ulegerte eller lavlegert stål, hvor kisel bare forekommer som godtagbart forurensning, f. eks. utettet stål, er vel egnet for varm forsinkning. Da slikt stål ned-dyppes i et varmt sinkbad, belegges stål overflaten med et tett og fast sjikt av jern-sinkfaser. Tilveksten av dette sjikt skjer ved at jernet diffunderer tvers igjennom sjiktet ut til det nå smeltede sinkbad, der det forenes med sinken til ytterligere j ern-sinkf aser . Da. den bestemmende faktoren er jerntilførsélen til det befinnende sjikts ytterside, og denne bare skjer ved diffusjon^ øker sjikttykkelsen i henhold til kjente lover bare proporsjonalt med kvadratroten av tiden, innebærende en relativt hurtig forløpende tykkelses-økning. For at sjiktet skal vokse til dobbelt tykkelse, • kreves således en firedobling av tiden. Fordelene med dette er påtagelig da styringen av varmforsinkelsesprosessen vesentlig lettes. Ved opptak av stålgjenstander fra sinkbadet blir det tilbake en tynn hinne av rent sink ytterst på overflaten,som derved blir tett og blank. Meget små mengder jern passerer ut i selve sinkbadet, hvorifor tapet ved hård-sinkdannelse blir liten. Hårdsink består av en forbindelse av jern og sink som avsetter seg i sinkbadet.

I stål inneholdende kisel, dannes ved varmforsinkning ikke den fine overflate som er omtalt tideligere. Overflaten blir i stedet ofte gråmatt og ujevn på grunn av dårlig vedhengning mot underliggende lag av jern- sinkfase.

• Dette beror sannsynligvis på at den dannede jern-sinkfase er porøs og ujevn. Belegningens vekst skjer her proporsjonelt med neddypningstiden, hvilket gjør prosessen vanskelig å styre, og mere følsom for ••øvrige betingelser i bad, frem-for alt temperaturvariasjoner innen badet og i den ned-dyppede stålgjen stand. Betydelige mengder sink går dessuten

tapt som hårdsink. Allerede innhold under 0, 05 vekt$ kisel i stålet, fremkommer disse ufordelaktige effekter. De kraftigste effekter har imidlertid blitt konstatert innen området 0,05 - 0,10 vekt$ kisel.

Man har på forskjellig-:måte forsøkt å unngå disse ulemper, dels ved å endre betingelsene i sinkbadet, eksempel-vis ved å variere temperaturen og sammensetningen, dels ved å på forskjellige måte å forbehandle ståloverflaten. Den første type forhåndsregler har ikke ført til praktiske løs-ninger, og den andre typen forholdsregel har vært alt for kostnadskrevende til å utgjøre praktiske løsninger.

Det har nå overraskende vist seg at man kan få meget gode varmforsinkningsegenskaper hos ulegerte og lavlegert stål inneholdende for varmforsinkning kritiske kiselinnhold ved at direkte etter den endelige varmvalsning å drøye av-kjølingen innen temperaturområdet som ikke underskrider 650°C. Forutsetningen for et godt resultat er også at det ved slutt-valsingen dannede glødeskallet får sitte tilbake, og at lufttilgangen til valseoverflåtene under den forsinkede avkjøling umuliggjøres.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av noen eksempler.

Eksempel 1

Det første■eksempel er tatt fra undersøkelse i laboratorie skala.

Fra et bredbånd, som på vanlig måte opphasples ved 600°C direkte etter varmvalsningen, klippes kuponger, 95 x 25 mm. Stålet hadde følgende analy seve kt% : 0, 05% C, 0,05$ Si, 0,515? Mn, 0,0105? P, 0,017$ S, 0,006$ N, 0,05$ Al, samt resten Fe og normale forurensninger.

Kupongene ble tatt fra de indre av båndrullen, og oksydsjiktes tykkelse ble målt til 8 -10 um. Et antall slike kuponger, slåes inn i tynne platehull som lukkes ved sammenvikling, og denne pakke ble oppvarmet til forskjellige temperaturer under varierende trykk, hvorpå de ble tatt ut, beiset, dyppet i flussmiddel, og innhengt i et bad av smeltet" sink ved 460°C i 8 minutter. Etter uttagning og fri avkjøling i luft, ble det undersøkt et tverrsnitt gjennom den respek-tive kupong. Det fantes da at tykke porøse belegningssjikt (330 - 4-4-0<y>m) med gråmatt overflate var oppnådd på

i.;: ikke varmebehandlede kuponger,

varmebehandlede kuponger der oksydsjiktet er fjernet før varmebehandlingen,

kuponger som med bibeholdt bksydsjikt ble holdt ved 675°C i 60 minutter.

Tynne, tette belegningssj ikt (100 um, nær uav-hengig av dypptiden) med blank overflate ble dannet derimot i kuponger som med bibeholdt oksydsjikt ble oppnådd ved 750°C i 15 - 120 minutter..

Eksempel 2

Også dette eksemplet er tatt fra en undersøkelse

i laboratorieskala.

Fra et varmvalset bredbånd som etter varmvalsing ble oppviklet ved 750°C og deretter tillatt uhindret av-kjølt i luft, ble det klippet kuponger på samme måte som i foregående eksempel. Stålet hadde følgende analyse i vekt% : 0, 09% C, 0,05$ Si, 0,61$ Mn, 0,011$ P, 0,014$ S, 0,006$ N, 0. 004. Al, samt resten Fe av normale forurensninger.

Kupongene ble behandlet på stort sett sammen måte. Glødningstemperaturen og glødningstidene varierte dog på annen måte. Som i foregående eksempel fremkom to forskjellige be-legningstyper: 1. Tykk, omtrent 400 um, porøst belegg med gråmatt overflate på kuponger som ikke hadde, glødet. 2. Tynne, omtrent 8 um, kompakt belegg med blank overflate på material som hadde glødet ved 750°C i 15 minutter

725°C » 30 "

675°C " 4 timer

De kuponger som ble glødet ved 700°C i to timer, viste overgangsutseende med begge ovenfor nevnte belegnings-

typer representert.

Eksempel 3

Forsøksserien i eksempel 2 ble gjentatt. Imidlertid slipes en sideoverflate. av kupongene ned 1 mm under den opprinnelige overflate før innhegningen i sinkbadet. På samtlige nedslipede overflater oppnås samme tykke, porøse belegg som på ubehandlede kuponger i henhold til punkt 1 i eksempel 2.

Eksempel 4

Et antall bånd med stort sett samme analyse som i eksempel 2, ble sluttvalset i et varmvalseverk ved ca. 750°C samt opprullet meget tett på en båndhaspel. Båndrullene ble deretter nedført i en varmeisolert lufttett beholder, og holdt der i minst 15 minutter. Temperaturen sank derved ikke i noen del av båndrullene under 700°C. Etter løsing ble de varmfor sinket hvorved de fikk en meget tett og hård og helt godtagbar overflate.

Eksempel 5

I stedenfor som i eksempel 4»hvor båndet ble oppviklet meget tett for å unngå kontakt med omgivende luft, oppviklés et antall bånd meget løst. For å senke oksygen-potensialet i omgivende atmosfære, spyltes gjennom beholderen hydrogengass og under den forsinkede avkjøl ingstid. Samme gode egenskaper på belegningssjiktet ble oppnådd ved etter-følgende var mf or sinkning .

Eksempel 6

For å oppnå spesielle mekaniske egenskaper hos

det ferdige bånd, senktes sluttvalsningstemperature.n. Hen-sikten var at etterfølging av oppvikling skulle skje ved en temperatur hos båndet som skulle ligge så nær 700°C som mulig. En del av de tett oppviklede bånd ble lagt i en beholder for kontrollert avkjøling der temperaturen ikke sank under-650°C. De bånd som beholdes i beholderen minst 2 timer,

fikk .etterfølgende varmgalvanisering en helt godtagbar overflate på tross at kisel innholdet i utgangsmaterialet lå ved 0, 06$ Si.

Eksempel 7

Deler av materialpartiet ifølge eksempel 6, dels beiset på vanlig måte, dels stålbørstet før varmforsinkningen for å få bort resten av glødeskall dannet ved varmvalsningen. Resultatet ble at varmforsinkningen ga et ennå bedre resultat enn ved det material som ikke var overflatebahandlet på denne måte.

Eksempel 8

Forutsetningen for et godt varmforsinknings-resultat er at det kiselholdige material holdes ved minst 675 C ved en viss tid etter varmvalsingen og uten lufttil-gang fra omgivelsene. Når det gjelder varmvalset bredbånd, har det vist seg at hvis båndene er oppviklet tett, ute-stenger dette luften så effektivt at man kan holde på full-gode varmf orsinknifigsresultat. Når det g jelder material i e k sempelvis stangform, er man derimot henvist til lukkede beholdere, hvor materialet lagres etter varmvalsning for forsinket avkjøling. Eksperiment er utført idet stang-materialet ble lagret i oksygenavskjermede hyller, i luft-tette tunneller og lommer med godt resultat. Hyllene er gjort varmeisolerende for å nedbringe varmetap til aksept-able verdier.

Claims (5)

1 Fremgangsmåte til å fremstille ulegert og lavlegert stålmaterial med karboninnhold som ikke overstiger 0,30 vekt$ og inneholder 0,05 - 0,20 vekt$ kisel, beregnet for varmgalvanisering, karakterisert ved at materialet etter den endelige varmvalsning holdes i temperaturområdet 675 - 850°C i minst 15 minutter til hvilken tid materialet, i forbindelse med sluttvalsning av luftoksygen lett oksyderte valsoverflater hindres fra. ytterligere oksy-derés ved at lufttilgangen til nevnte overflater hindres.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at lufttilførsel til materialoverflåtene hindres ved at den omgivende luft erstattes av en annen gass enn oksygen.

3. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 eller 2, karakterisert ved at materialet utgjøres av stålbånd og at disse opphasples så tett at luft hindres til-gang til plateoverflåtene.

U- Fremgangsmåte ifølge krav 1 -3»karakterisert ved at materialet før varmgalvaniseringen beises for å fjerne eventuelt oksyd.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1 -3»karakterisert ved at eventuelt oksyd på materialoverflaten fjernes ved hjelp av stålbørsting før varmgalvaniseringen.