DE2743247A1

DE2743247A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufbringen eines zunderumwandlers auf warmband

Info

Publication number: DE2743247A1
Application number: DE19772743247
Authority: DE
Inventors: Kikuzi Hirose; Kyoichi Kaneta; Minoru Kitayama; Takao Saito
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1976-09-24
Filing date: 1977-09-26
Publication date: 1978-03-30
Also published as: JPS5761483B2; SE7710639L; GB1589820A; IT1087464B; FR2365382A1; DE2743247C2; SE442877B; JPS5339935A; FR2365382B1

Description

Dr.-lng. Reimar König · Dip^;.-lng Kl*au8 Bergen

Cecilienallee 76 A Düsseldorf 3O Telefon 45ΞΟΟΘ Patentanwälte

77*3247

22.September 1977 31 785 K

NIPPON STEEL CORPORATION No.6-3, 2-chome,Ote-machi, Chiyoda-ku, Tokio/Japan

"Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen eines Zunderumwandlers auf Warmband"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Zunderumwandlers auf Warmband höherer Temperatur und hoher Geschwindigkeit.

Beim üblichen Herstellen von Warmband wird zunächst eine Bramme in einem Durchlaufofen erwärmt und anschließend durch ein Entzunderungsgerüst geführt sowie auf eine Dicke von 20 bis 40 mm vorgewalzt. Der dicke, vom Erwärmen herrührende Primärzunder wird in dem Entzunderungsgerüst sowie anschließend beim Walzen mit Preßwasser, entfernt. Anschließend durchläuft das Walzgut eine Schopfsschere, einen weiteren Zunderbrecher und schließlich eine Fertigstraße zum Auswalzen von Warmband bestimmter Dicke und Endtemperatur. Das Warmband wird alsdann auf einen Auslaufrollgang bis zu einer vorgesehenen Haspeltemperatur abgekühlt und anschließend gehaspelt.

Eine sorgfältige Überwachung der Temperaturen beim Erwärmen, Vorwalzen und Fertigwalzen ist sowohl im Hinblick auf die Qualität als auch.die Walzbedingungen von wesentlicher Bedeutung. Die betreffenden Temperaturen müssen sich innerhalb bestimmter Grenzen bewegen. Im einzelnen werden die Temperaturen unter Be-

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-X-

rücksichtigung der Stahlzusammensetzung und der gewünschten Endqualität innerhalb der vorgegebenen Grenzen eingestellt.

So bestimmt sich die Brammentemperatur unter Berücksichtigung des Temperaturverlustes während des Walzens, der Haftfestigkeit des Zunders und der Gefahr eines Festklebens der Brammen infolge Anschmelzens. Beim Vorwalzen sollte der Temperaturverlust möglichst gering sein, während die Endtemperatur in der Fertigstraße über die Walzgeschwindigkeit und die Haspeltemperatur mit Hilfe der Kühlwasserbeaufschlagung auf einem Auslaufrollgang eingestellt werden.

Die größte Bedeutung hinsichtlich der Qualität eines KohlenstoffStahls haben die End- und Haspeltemperatur, da das Walzgefüge maßgebend von der Endtemperatur und dem sich anschließenden Abkühlen bzw. Haspeln abhängt. Im einzelnen erfordert ein Warmbad zum Herstellen stark verformbaren bzw. tiefziehbaren Blechs eine höhere End- und Haspeltemperatur, während beispielsweise Warmband zum Herstellen von eine hohe Festigkeit erfordernden Kraftfahrzeugchassis bei niedriger Temperatur gehaspelt wird. Des weiteren sollte im Hinblick auf die Schlagfestigkeit und das Streckgrenzenverhältnis die Endtemperatur des Warmwalzens knapp oberhalb Ar ^ liegen, während Warmband aus aluminiumberuhigtem niedriggekohltem Stahl im Hinblick auf eine Aluminiumnitrid-Ausscheidung höhere Haspeltemperaturen sowie im Falle der Weiterverarbeitung zu Kaltblech eine niedrigere Itepeltemperatur erfordert, um ein Ausscheiden von Aluminiumnitrid beim Haspeln zu unterdrücken.

In jedem Falle ist das Walzgut nach dem Passieren des zweiten Zundergerüsts mit Sekundärzunder behaftet, dessen Eigenschaften und Menge von der Stahlzusammensetzung und

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den Walzbedingungen abhängig ist. Hauptsächlich besteht der Zunder jedoch aus den Eisenoxyden Wüstit (FeO), Magnetit

(Fe,0^) und Hämatit (Fe₂O,) in Mengen von 30 bis 100 g/m².

Warmband wird schließlich mit oder ohne Sekundärzunder verschifft und dann gegebenenfalls noch kaltgewalzt, um beispielsweise Kaltband oder zu verzinnendes Blech herzustellen. Vor dem Kaltwalzen wird das Warmband chemisch mit Hilfe von Salz-, Schwefel- oder Phosphorsäure, zum Teil aber auch mechanisch durch Strahlen oder Walzen entzundert. Mit dem chemisch oder mechanisch entfernten Zunder ist jedoch ein erheblicher Materialverlust verbunden. Um nun das Ausbringen zu erhöhen und die Entzunderungskosten niedrig zu halten, geht das Bestreben dahin, die Zunderbildung möglichst weitgehend zu unterdrücken. Ausserdem sollte sich der Zunder leicht chemisch oder mechanisch entfernen lassen.

Im Gegensatz dazu sollte der Sekundärzunder bei Warmband für Trommelblech, dekorative Zwecke, Teile geringen Gewichts und Kraftfahrzeugchassis möglichst fest auf der Bandoberfläche haften und sich auch bei hohem Verformungsgrad nicht abschälen.

Somit kommt der Zusammensetzung und den Eigenschaften des Sekundärzunders im Hinblick auf den Verwendungszweck des Warmbands eine wesentliche Bedeutung zu. Es ist jedoch außerordentlich schwierig, die Natur des Sekundärzunders ohne Beeinträchtigung der Eigenschaften des Warmbandes einzustellen. Dies ist beispielsweise durch den Zusammenhang zwischen Walζtemperatur und Zundereigenschaft bedingt. So hängen die Menge des SekundärZunders von der Haspeltemperatur und die Zunderzusammensetzung von der Abkühlungsgeschwindigkeit nach dem Warmwalzen ab. Je höher nun die Walz- und die Abkühlungstemperatur im Hinblick auf die Verformbarkeit liegen, um so stärker ist die Verzunderung der Bandoberfläche und

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umso größer die Zundermenge, während sich gleichzeitig der Wüstit um so mehr umwandelt, wenn das Band langsam abgekühlt wird und demzufolge der Zunder hauptsächlich aus Magnetit und Hämatit besteht. Die für das Walzen erforderliche Zeit nimmt mit der Menge des Zunders und dem Anteil des Hämatit sowie mit zunehmendemWüstitanteil ab. Mechanisch läßt sich der Zunder bei höherem Wüstitanteil leichter entfernen. Demzufolge ergibt sich zumeist nicht ein Warmband mit leicht entfernbarem Sekundärζunder, wenn die End- und Haspeltemperatur hoch sind.

Andererseits sollte im Hinblick auf ein festes Haften des Sekundärzunders beim Verformen die Wüstitumwandlung in Magnetit möglichst vollständig sein. Geringe Zundermengen ergeben sich schließlich bei niedrigen End- und Haspeltemperaturen, wenngleich in dieser Hinsicht von der Werkstoffqualität her Grenzen gesetzt sind. Ein Haspeln bei niederiger Temperatur wirkt der Wüstitumwandlung entgegen und bedingt einen im wesentlichen aus Wüstit bestehenden Zunder. Mithin ist es ebenfalls schwierig, Warmband mit einem günstigen, festhaftenden Zunder herzustellen.

Gerade weil diese Werkstoffeigenschaften oft beim Warmwalzen im Vordergrund stehen, ist es schwierig, die Beschaffenheit des Sekundärzunders während des Warmwalzens richtig einzustellen. Dies ist im Grunde genommen,unabhäig.g von den Walzbedingungen, nur mit Hilfe eines auf das vom Primärzunder befreite Band aufzutragenden Zunderumwandlers möglich.

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Aus "Journal of the Iron and Steel Institute", Januar 1967, S. 45 bis 50 ist es bekannt, die Wüstitumwandlung im Wege einer festen Lösung von Kalk im WUstit zu inhibieren, während in "Corrosion Science", 14, 1974, S. 431 bis 441 ein Verfahren zum Unterdrücken einer Oberflächenoxydation bei hohen !finperaturen bekannt ist, bei dem die Stahloberfläche mit Kalziummethaborat und Dinatriumtetraborat überzogen wird.

Dem liegen jedoch lediglich Laboruntersuchungen mit kleinen Proben zugrunde, deren Ergebnisse sich nicht auf großtechnische Verfahren übertragen lassen; denn der praktischen Anwendung stehen erhebliche technische Schwierigkeiten, insbesondere beim Auftragen in einer herkömmlichen Walzstraße, entgegen, die mit Brammen einer Mindesttemperatur von 1100⁰C beschickt werden und mit Endtemperaturen von mindestens 75O⁰C bei Walzgeschwindigkeiten von 1600 m/min und Haspeltemperaturen von mindestens 450⁰C arbeiten. Die größten Schwierigkeiten ergeben sich beim Auftragen auf ein sich mit hoher Geschwindigkeit bewegendes Band hoher Temperatur, wenn es darauf ankommt, die Walzbedingungen im Hinblick auf die angestrebten Werkstoffeigenschaften nicht zu beeinträchtigen.

Die beiden erwähnten Verfahren bedienen sich hierfür einer Aufschlämmung des Zunderumwandlers, die jedoch naturgemäß beim Auftragen bzw. Tauchen zu einer sofortigen Abkühlung des Bandes führt. Die bekannten Verfahren lassen sich daher sowohl aus Qualitäts- als auch aus Kostengründen nur sehr begrenzt anwenden.

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Es ist auch schwierig, eine Aufschlämmung auf ein Band hoher Temperatur aufzusprühen, da die infrage kommenden Dispersionsmittel bei der Berührung mit der Bandoberfläche augenblicklich verdampfen und dabei die Bandoberfläche mit einem Gasfilm überziehen, zufolgedessen der Zunderumwandler gar nicht bis zur Band- bzw. Zunderoberfläche vordringt. Daher kann es auch nicht zu einer durchgreifenden Zunderumwandlung kommen.

Auch im Zusammenhang mit der Erfindung angestellte Versuche, einen pulverförmigen Zunderumwandler mit Hilfe eines Trägergasstrahls auf die Bandoberfläche zu blasen, sind ohne Erfolg geblieben, weil dem der von dem heißen Band aufwärts strömende Luftstrom bzw. die Konvektion entgegenwirkt und außerdem eine durch die hohe Bandgeschwindigkeit verursachte Horizontalströmung wirksam wird. Die Pulverteilchen werden von diesen Luftströmen erfaßt und bewegt, ehe sie noch die Bandoberfläche erreichen. Lediglich verhältnismäßig grobe Pulverteilchen hoher Geschwindigkeit können die Bandoberfläche erreichen, prallen jedoch alsdann von der Bandoberfläche ab. Demzufolge gelangt der größte Teil des Pulvers gar nicht auf die Bandobrflache. Das Aufblasen des Zunderumwandlers eignet sich nur bei sehr geringen Bandgeschwindigkeiten und ist im übrigen mit einem Ausbringen von nur 1 bis 10% verbunden. Das Verfahren eignet sich daher nicht für eine großtechnische und insbesondere wirtschaftliche Anwendung.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, daß insbesondere bei hoher Bandtemperatur und hoher Bandgeschwindigkeit während des Walzens oder anschließend ein durchgreifendes Umwandeln und damit ein sauberes Einstellen der physikalischen

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und chemischen Eigenschaften erlaubt. Dabei soll die Ausbeute mindestens 9096 betragen. Schließlich bezieht sich die Aufgabe auch auf eine kompakte, insbesondere zwischen den Fertigwalzgerüsten unterzubringende Vorrichtung zum Aufbringen einer gleichmäßigen Schicht aus dem Zunderumwandler auf beiden Bandseiten.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Verfahren, bei dem nach dem Entfernen des Primärzunders ein Pulver aus unmittelbar über der Bandoberfläche mindestens angeschmolzenen Teilchen eines Zunderumwandlers vor, während oder nach dem Warmwalzen auf die Oberfläche des sich bewegenden Bandes geblasen wird. Die Teilchen können vorgewärmt sein und/oder einen geringeren Schmelzpunkt als die Bandtemperatur besitzen.

Für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich als Zunderumwandler Metallhalogene, Borate und Phosphate der Alkali- und Erdalkalimetalle, anorganische Verbindungen wie Borsäure, Bortrioxyd und Polyphosphate einzeln oder nebeneinander.

So kommt für das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise ein Phosphat- und/oder Boratglas enthaltendes Qaspulver infrage. Geeignet sind auch mindestens zum Teil mit einem niedrigschmelzenderen Umwandler überzogene höher schmelzende Substanzen wie Natriumaluminat, Kalk, Magnesiumoxyd, Tonerde und Kieselsäure einzeln oder nebeneinander. Für den Überzug eignen sich Metallhalogene, Borate und Phosphate der Alkali- und Erdalkalimetalle, Bortrioxyd, Phosphate sowie Phosphat- oder Boratglas einzeln oder nebeneinander.

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Der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient eine Vorrichtung aus einem Wärmebehälter mit einem Lc-chboden zum Erzeugen eines Wirbelbetts mit Hilfe eines heißen Druckgases, einem Mischer zum Einbringen des vorgewärmten Zunderumwandlers in ein Hilfsverbrennungsgas, gegebenenfalls vermischt mit dem Verbrennungsgas einer Förderleitung vom Wärmebehälter zum Mischer, einer auf das zu behandelnde Band gerichteten Blasdüse und/oder einem Brenner zum Erwärmen der Teilchen.

Die Vorrichtung kann so eingerichtet sein, daß das Pulver aus dem Wärmebehälter unter dem Einfluß einer konstanten Druckdifferenz in die Förderleitung eingespeist wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des herkömmlichen Warmwalzens,

Fig. 2 eine grafische Darstellung der für die verschiedenen Verfahrensstufen infrage kommenden Temperaturbereiche,

Fig. 3 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 4 einen für die Vorrichtung nach Fig. 3 geeigneten Brenner,

Fig. 5 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Fördermenge des Zunderumwandlers und der Druckdifferenz sowie dem Innendruck des Behälters

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beim Verlassen des Wärmebehälters der Vorrichtung nach Fig. 3,

eine grafische Darstellung der Äbhängikeit der Ausbeute von der Bandgeschwindigkeit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie bei mit einem Trockenpulver oder einer Aufschlämmung arbeitenden Verfahren,

eine grafische Darstellung der Ausbeute in Abhängigkeit von der Ofentemperatur unter Berücksichtigung der Bandtemperatur und

Fig. B die Vorrichtung, mit deren Hilfe das Diagramm der Fig. 7 erstellt wurde.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich die Erkenntnis zunutze, daß mindestens an der Oberfläche angeschmolzene, d. h. sich mindestens unmittelbar vor dem Auftreffen auf die Bandoberfläche in einem benetzenden Zustand befindliches Teilchen eines Zunderumwandlers infolge ihres Erweichens und des Anschmelzens hinreichend fest auf der Bandoberfläche haften, ohne daß sich - angesichts des fehlenden Dispersionsmittels - ein Dampffilm bilden kann. Selbst mit einem schwerschmelzenden Zunderumwandler ist das möglich, wenn mindestens ein Teil der Teilchen mit einem hinreichend niedrigschmelzenden oder erweichenden Umwandler überzogen ist.

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Auf diese Weise ist eine Ausbeute von mindestens 90% selbst bei Bandgeschwindigkeiten über 1000 m/min gewährleistet.

Versuche haben gezeigt, daß sich praktisch kein Unterschied ergibt, wenn die Teilchen - bei hohem Wärmeverbrauch - völlig aufschmelzen. Das völlige Aufschmelzen bringt nur wirtschaftliche Nachteile mit sich und führt zu einem Anbacken der Teilchen in der Vorrichtung. Das bloße Anschmelzen der Pulverteilchen ist hingegen sehr wirtschaftlich und vermeidet ein Anbacken an der Vorrichtung, denn die Teilchen lassen sich mit Hilfe von Pressluft durch die Vorrichtung bewegen und brauchen erst beim oder unmittelbar nach dem Verlassen der Vorrichtung angeschmolzen zu werden. Dies kann mit Hilfe eines Brenners geschehen. Bei der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung werden Pressluft, Brenngas und heisses Ofenabgas aus einem Tiefofen 1 in einen Wärmeaustauscher 2 eingespeist. Ein Teil der dabei anfallenden Warmluft gelangt über eine Leitung 3 ebenso wie über eine Leitung 4 zugeführtes kohlenmonoxydhaltigem Brenngas über einen Mischer 5 zu einem Brenner 6. Des weiteren gelangt Warmluft über eine Leitung 7 in einen Behälter 8 mit einem Lochboden 9 zum Erwärmen eines Zunderumwandlers 10, während die restliche Warmluft über eine Leitung 11 in eine mit einem Druckregülier'ventil 13 versehene Förderleitung 12 für den vorgewärmten Zunderumwandler eingespeist wird.

Um die Wärmeverluste möglichst gering zu halten, sind alle von dem Wärmetauscher 2 und Wärmebehälter abgehenden Leitungen wärmeisoliert.

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Der Zunderumwandler 10 wird mit Hilfe der über die Leitungen 7 und durch den Lochboden 9 zugeführten Warmluft verwirbelt und gleichzeitig auf eine Temperatur erwärmt, bei der es noch nicht zu einem Zusammenbacken kommt. Der vorgewärmte Zunderumwandler 10 gelangt mit einer durch die Luftmenge bestimmten Strömungsgeschwindigkeit von mindestens 10 m/s über die Förderleitung 12 in den Mischer 5.

Im Mischer 5 wird das vorgewärmte Pulver mit dem über die Leitungen 3, 4 zugeführten Luft/Brenngasgemisch versetzt und gelangt schließlich in den Brenner 6. Bei oder unmittelbar nach dem Verlassen des Brenners 6 wird das Pulver von der Brennerflamme erfaßt und angeschmolzen sowie auf ein sich bewegendes heisses Warmband 14 gesprüht.

Der Brennefiöbesitzt vorzugsweise eine rechteckige Ausströmöffnung, um den Zunderumwandler gleichmäßig über die Bandbreite zu verteilen. So eignet sich insbesondere der in Fig. 4 dargestellte Brenner 15, der über eine Leitung 16 mit dem vorerwärmten Pulver, über eine Leitung 17 mit einem Brenngas oder einem Gemisch aus Luft und einem Brenngas versorgt wird. Das Pulver gelangt zu den Düsen 18 und das Brenngas zu den benachbarten Düsen 19 an ein und derselben Brennerseite.

Die aus den Düsen 19 austretenden konvergierenden Gasstrahlen schneiden sich mit den aus den Düsen 18 austretenden Pulverstrahlen mit einem Einschlußwinkel <^_ , so daß die Pulverteilchen von dem verbrennenden Gas in einem bestimmten Abstand sowohl von dem Brenner als auch von dem Warmband angeschmolzen werden und erweichen.

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- /fr

Auf diese Weise ist sowohl eine gleichmäßige Verteilung über die Bandoberfläche als auch ein festes Haften der Teilchen auf der Bandoberfläche gewährleistet.

Um die den Behälter 8 verlassende Pulvermenge zeitlich konstant zu halten, hält das in der Förderleitung 12 befindliche Regulierventil 13 den Behälterinnendruck P. stets über dem Druck T_ß in der Förderleitung 12. Gleichzeitig läßt sich auf diese Weise auch die Fördermenge einstellen. Dasgeschieht unter Zugrundelegung des Diagramms der Fig.5, aus dem sich ergibt, daß sich die Fördermenge mit zunehmender Druckdifferenz und mit abnehmendem Behälterinnendruck P. verringert. Dabei wird der Behälterinnendruck P. mit Hilfe der dem Behälter über die Leitung 3 zugeführten Luft und der Druck in der Förderleitung 12 mit Hilfe des Regelventils 13 eingestellt. Auf diese Weise haftet der Zunderumwandler zu mindestens 90% frei auf der Oberfläche des heißen und sich mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Bandes.

Eine derartige Ausbeute steht im Gegensatz zu der aus dem Diagramm der Fig.6 ersichtlichen minimalen Ausbeute beim Aufblasen eines trockenen Pulvers (dreieckige Messpunkte) und beim Auftragen einer Aufschlämmung (x-förmige Messpunkte). Dem Diagramm der Fig.6 liegen Versuche zugrunde, bei denen ein Pulver aus Boratglas in einer Menge von 1 g/m auf Warmband mit einer Temperatur von 700⁰C bei unterschiedlichen Bandgeschwindigkeiten aufgeblasen wurde. Das Diagramm zeigt deutlich die über einen großen Geschwindigkeitsbereich gleichbleibend hohe Ausbeute bei dem erfindungsgemäßen Verfahren (kreisförmige Messpunkte), während dasselbe Pulver beim trockenen Aufblasen oder Auftragen in Form einer Aufschlämmung keine nennenswerte Ausbeute ergab. Selbst beim alleinigen

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Aufblasen von Gaspulver überstieg die Ausbeute bei der geringsten Bandgeschwindigkeit 1096 nicht. Zudem nimmt die Ausbeute mit höherer Bandgeschwindigkeit rapide ab, bis schon bei einer Bandgeschwindigkeit von nur 100 m/min überhaupt keine Teilchen mehr auf der Bandoberfläche verbleiben, vielmehr alle Teilchen von der Bandoberfläche abprallen.

An der hohen Ausbeute zeigt sich deutlich die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem zumindest an der Oberfläche angeschmolzene Teilchen auf das Warmband geblasen werden. Entsprechend durchgreifend ist dann auch die Zunderumwandlung.

Die Pulverteilchen lassen sich hinter dem ersten Zunderbrecher in jeder Phase des Warmwalzens, beispielsweise bei A zwischen den Gerüsten der Vorstraße, bei B zwischen der Vorstraße und der Schopfschere, bei C zwischen der Schopfschere und der Fertigstraße, bei D zwischen den Fertiggerüsten, bei G zwischen der Fertigstraße und der Kühlstrecke oder bei F zwischen der Kühlstrecke und dem Haspel aufbringen.

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Im Einzelfall richtet sich der Ort des Aufbringens nach der Natur des Zunderumwandlers und den Walzbedingungen. In jedem Falle muß der Schmelzpunkt der Teilchen geringer sein als die jeweilige Bandtemperatur. Demzufolge sollte die Schmelztemperatur der Teilchen für ein Auftragen bei A höchstens 1000° C, bei C höchstens 900° C, bei D oder E höchstens 750° C und bei F höchstens 450° C betragen.

Für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich als Alkalimetalle Natrium- und Kaliumchlorid, die Chloride des Kalziums und der Übergangsmetalle wie Eisen-, Mangan- und Zinkchlorid, die eine geringe Menge und eil leichtes Entfernen des Sekundärzunders gewährleisten. Als Phosphate eignen sich Ortho-, PoIy- und Metaphosphate der Alkali- und Erdalkalimetalle, die eine geringere Zundermenge, gleichzeitig aber auch eine bessere Haftfestigkeit des Sekundärzunders gewährleisten.

Als Borate kommen Borsäure, Bortrioxyd und die Borate der Alkali- und Erdalkalimetalle in frage, die ebenfalls eine Verringerung der Menge des Sekundärzunders bewirken, darüber hinaus aber auch die Hämatitbildung inhibieren und die Säurelöslichkeit des Zunders verbessern. Schließlich eignen eich niedrigschmelzende, im wesentlichen aus BpO, und/oder PpOc bestehende Gläser als Netzwerkbildner, die zu einer Verringerung des Sekundärzunders führen und je nach der Auftragmenge ein leichtes mechanisches oder chemisches Entfernen des Zunders ermöglichen.

All diese Umwandler besitzen beim Erweichen und einem Anschmelzen mindestens an der Teilchenoberfläche vor dem Aufprall auf das Band, ein hohes Haftvermögen und Schmelzen unter dem Einfluß der fühlbaren Wärme des Bandes höherer Temperatur, so daß sie sich gleichmäßig über die Bandoberfläche verteilen und mit der Zunderschicht reagieren.

So zeigt das Diagramm der Fig. 7, daß das Haftvermögen bzw. die

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Ausbeute beim Aufbringen von Bortrioxyd auf Band mit einer Geschwindigkeit von 800 m/min bei Raumtemperatur (dreieckige Meßpunkte) und bei 700° C (kreisförmige Meßpunkte) in Abhängigkeit von der aus der Ofentemperatur resultierenden Vorwärmtemperatur sehr unterschiedlich ist.

Die Versuche wurden mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 8 durchgeführt, bei der sich pulverförmiges Bortrioxyd 20 in einem Behälter 21 mit einem Vibrator 22 befand und durch einen in einem Muffelofen 23 befindlichen Schacht 24 auf ein sich mit einer Geschwindigkeit von 800 m/min bewegendes Stahlband 25 fiel. Bei dieser Vorrichtung verläßt das Pulver 20 den Behälter 21 in geringer Menge unter dem Einfluß des Vibrators 22 und fällt unter gleichzeitigem Erwärmen senkrecht durch den Ofenschacht 24 auf das Band 25. Bei den Versuchen wurde die Ofentemperatur jeweils auf einem vorgegebenen Wert gehalten, den das durch den Ofen fallende Pulver jedoch nicht erreichte.

Das Band 25 wurde jeweils hinsichtlich der Menge des anhaftenden Pulvers untersucht. Aufgrund der dabei ermittelten Werte wurde das Diagramm der Fig. 7 erstellt.

Das Bortrioxyd besitzt einen Schmelzpunkt von etwa 450° C, der deutlich über der Anfangstemperatür des Ofens liegt, so daß bei dieser Ofentemperatür nur sehr wenige Pulverteilchen erweichen und angeschmolzen sind. Demzufolge verbleibt auf dem Räumtemperatür-Band allenfalls eine Staubschicht, während die Teilchen auf dem Band mit einer Temperatur von 700° C schmelzen und sich verteilen.

Übersteigt die Ofentemperatur die Schmelztemperatur des Bortrioxyd^ dann verbessern sich das Haftvermögen und die Ausbeute sprunghaft. Bei einer Ofentemperatur von 500° C schmelzen und überziehen die PulverteiIchen das Band mit einer Temperatur von 700° C, während die Teilchen auf dem Raumtemperatur-Band zwar

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haften, jedoch ihre ursprüngliche Form beibehalten dementsprechend schlecht ist die Haftfestigkeit. Daraus läßt sich schließen, daß die Teilchen beim Aufprallen auf die Blechoberfläche erweicht sind. Bei einer Ofentemperatur von 600°C sind die auf dem Raumtemperatur-Band haftenden Teilchen hingegen an der Oberfläche angeschmolzen und über die Bandoberfläche ausgebreitet. Die Teilchen befanden sich mithin beim Aufprallen auf das Band im geschmolzenen Zustand. Erst bei einer Ofentemperatur über 700° C kommt es zu einem völligen Schmelzen der Teilchen und vollständigen Überziehen des Raumtemperatur-Bandes .

Somit zeigt das Diagramm der Fig. 7, daß sich bei einem Blech mit hoher Temperatur und Geschwindigkeit eine hohe Ausbeute ergibt, wenn der Zunderumwandler . bei im Vergleich zur Bandtemperatur niedrigerer Temperatur auf der Bandoberfläche schmilzt, sich dort ausbreitet und mindestens die Teilchenoberfläche weich und angeschmolzen ist, ehe die Teilchen auf die Bandoberfläche gelangen.

Das Erweichen und Anschmelzen der Pulverteilchen läßt sich auf verschiedene Weise erreichen; unter praktischen Gesichtspunkten entscheidet allein der Wärmebedarf. Besonders vorteilhaft ist ein zweistufiges Verfahren, bei dem die Teilchen zunächst nur so weit vorgewärmt werden, daß es nicht zu einem Kleben kommt, und die Teilchen erst dann auf die erforderliche Anschmelz- bzw. Erweichungstemperatur gebracht werden, wenn sie die Auftragvorrichtung verlassen und auf die Bandoberfläche geblasen werden. Dies kann beispielsweise durch ein direktes Erwärmen geschehen.

Die Teilchengröße spielt im Hinblick auf den Wärmeübergang eine wichtige Rolle; denn die Gesamtoberfläche der Teilchen steigt bei konstanter Pulvermenge mit abnehmender Teilchengröße. Demzufolge ist bei geringerer Teilchengröße auch der für ein Erweichen und Anschmelzen mindestens an der Oberfläche erforder-

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liehe Wärmebedarf je Gewichtseinheit geringer. Mit abnehmender Teilchengröße verkürzt sich auch die für das Schmelzen und Ausbreiten^ der Teilchen auf der Bandoberfläche erforderliche Zeit.

Die Teilchengröße sollte daher höchstens 500yum, vorzugsweise höchstens 200 xim betragen, da Teilchengrößen über 500yum nur Schwierigkeiten bei der Handhabung des Pulvers mit sich bringen und ein größeres Wärmeeinbringen erfordern, zudem aber auch die Bandoberfläche beschädigen können.

Versuche mit hochschmelzenden Zunderumwandlern wie Oxyde, Hydroxyde und Karbonate des Kalziums und Magnesium^ Tonerde, Kieselsäure und Natriumaluminat, haben ergeben, daß sich diese ebenfalls als Zunderumwandler eignen, wenn sie mit einem niedrigschmelzenden Umwandler überzogen sind. Zwar haften die hochschmelzenden Umwandler nach einem vorausgegangenen völligen Aufschmelzen auf der Bandoberfläche; sie erstarren jedoch unmittelbar nach dem Aufbringen und werden schon beim nächstfolgenden Walzstich in die Bandoberfläche hineingedrückt. Die damit verbundene Beschädigung der Bandoberfläche läßt sich hingegen mit Hilfe eines niedrigschmelzenden Überzugs vermeiden.

Pulver aus hochschmelzenden Zunderumwandlern sollten eine Teilchengröße von höchstens 5^/um, vorzugsweise höchstens 1 iAin besitzen. Die hochschmelzenden Teilchen werden mit einem niedrigschmelzenden Zunderumwandler einer Teilchengröße von höchstens 500 lim wie Bortrioxyd entweder überzogen oder vermengt. Beim Aufbringen auf ein Band hoher Geschwindigkeit erweicht und schmilzt zunächst der niedrigschmelzende überzug und breitet sich auf der Bandoberfläche aus, wobei er die hochschmelzenden Teilchen mitnimmt und einbettet.

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Beispiel 1

Bei einem Versuch wurde eine Vorrichtung gemäß Fig. 3 mit der Brennerspitze auf die Rückseite der Walzen eines Fertiggerüsts gerichtet, um Bortrioxydteilchen (1) und mit Bortrioxyd überzogene Kalziumoxydteilchen jeweils mit einer Teilchengröße von 200 bis 30OyLm (2) Warmband in einer Menge von 25 g/min aufgetragen. Die Kalziumoxydteilchen wurden in einer Bortrioxydschmelze suspendiert. Nach dem Erstarren wurde die feste Suspension auf die angegebene Teilchengröße verkleinert.

Bei dem Versuch wurde der Wärmebehälter 10 mit 50 l/min Luft einer Temperatur von 150⁰C beschickt und durchströmten 100 l/min Luft als Trägergas die Förderleitung 12. Als Brenngas kam Kohlenmonoxyd in einer Menge von 270 1/ min zusammen mit 800 l/min Verbrennungsluft zur Verwendung. Die Düsenöffnung des Brenners befand sich 800 mm über der Bandoberseite oder 200 mm über der Bandrück-

seite. Der Behälterinnendruck P. betrug 10 N/inm und der Leitungsdruck P_ß 5 N/mm .

Die Zunderumwandlei wurden auf 700 mm breites Warmband mit einer Walzgeschwindigkeit von 600 m/min bei einer Endtemperatur von 860⁰C und einer Haspeltemperatur von 580°C aufgebracht.

Die Daten der Versuche mit Bortrioxyd und überzogenem Kalziumoxyd sind aus der nachfolgenden Tabelle I ersichtlich.

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Umvaidler,

Tabelle I Schmelzpunkt

Ausbeute

Beizzeit

(⁰C)

OO

(1O#HC1/7O°C) (s)

400

400(Oberfl.) 2500(Zentrum)

10

Im Vegleich zu den aus der vorstehenden Tabelle ersichtlichen Beizzeiten waren für das Beizen eines unbehandelten Vergleichsbandes 25 s.erforderlich.

Beispiel 2

20 GT Na₂O.

₂₂O₃ und 80 GT Na₂CP₂O₅ wurden miteinander vermengt und anschließend eingeschmolzen. In die Schmelze wurde bei einer Temperatur von 700⁰C Magnesiumoxydpulver mit einer Teilchengröße von 0,1 Mm eingetragen, um nach einem raschen Abkühlen ein magnesiumoxydhaltiges Gbs zu gewinnen, das auf eine Teilchengröße von höchstens lOOymn gebracht wurde.

Die Pulverteilchen wurden in einer Menge von 3 g/m mit Hilfe einer Vorrichtung gemäß Fig. 3 mit einem Brenner gemäß Fig. 4 auf die Oberfläche eines in das Fertiggerüst einer Kontistrasse einlaufenden Walzguts gebracht. Die Temperatur im Vorwärmbehälter betrug 300⁰C und das Wärmeeinbringen beim Aufblasen des Pulvers auf die Bandoberfläche I26O kJ/kg Pulver, so daß die Teilchenoberflächen unmittelbar vor dem Auftreffen auf das Walzgut schmolzen. Die Einlauftemperatur des Walzguts an der Fertigstraße betrug 1050⁰C, während die Endtemperatur 900⁰C und die Haspeltemperatur 750°C betrugen. Die Bandgeschwindigkeit am ersten Fertiggerüst lag bei 180 m/min und am letzten Fertiggerüst bei 900 m/min. Nach dem Haspeln wurde

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das Band auf 100 C abgekühlt und anschließend die BändoTDerfläche mit den aus der nachfolgenden TAbelle II ersichtlichen Ergebnissen untersucht.

Tabelle II

Versuch Ausbeute Zunder- Wüstit Hämatit Beizzeit

menge 90°/C1O#HC1

(#) (g/m²) (Ji) (96) <^s)

1	94,8	20,3	30,2	0,1	80	-
2	1,1	95	0	8,5	68	ohne Er
						wärmen
3	_	97	0	9,0	75	kein Auf
						trag

Beispiel 3
Auf Stahlband mit einer Temperatur von 86O⁰C wurden hinter

dem letzten Fertiggerüst einer Kontistraße 0,8 g/m Eisen (Il^-Chlorid aufgebracht und das Band anschließend bei einer Temperatur von 580⁰C gehaspelt. Der Sekundärzunder des Bandes besaß zahllose feine Risse und ließ sich sehr einfach entfernen, wonach sich eine glänzende Metalloberfläche ergab.

Beispiel 4
Zwischen dem dritten und dem vierten Fertdggerüst einer

Kontistraße wurden 3 g/m ^20.PpO,- auf ein Band gebracht, das mit einer Endtemperatur von 890⁰C gewalzt und bei 630⁰C gehaspelt wurde. Bei der Untersuchung ergab sich eine Zundermenge von 35 g/m . Die Haftfestigkeit des Zunders war so grd»ß, daß es auch bei einem Biegen mit einem Biegevinkel

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von 60° nicht zu einem Ablösen des Zunders kam.

Somit zeigen die Versuche, daß sich bei dem erfindungsgemäßen \b\fahren mit einer sehr kompakten Vorrichtung bei geringem Wärmeverbrauch eine hohe Ausbeute ergibt.

809813/1039 md sh ky

Claims

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NIPPON STEEL CORPORATION No.6-3, 2-chome,0te-machi, Chiyoda-ku, Tokio/Japan

Patentansprüche;

( 1 .Verfahren zum Aufbringen eines Zunderumwandlers auf Stahlband hoher Temperatur und hoher Walzgeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entfernen des Primärzunders ein Pulver auf die Bandoberfläche geblasen wird, dessen Teilchen mindestens an der Oberfläche angeschmolzen sind.
2.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch geke nnzeichnet, daß die Pulverteilchen zunächst vorgewärmt und erst unmittelbar vor dem Aufbringen auf die Bandoberfläche angeschmolzen werden.
3.Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen eines Zunderumwandlers mit niedrigerem Schmelzpunkt als die Bandtempertaur aufgebracht werden.
4.Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zunderumwandler aus Metallhallogenen, Boraten und Phosphaten der Alkali- und Erdalkalimetalle, Borsäure, Bortrioxyd und Polyphosphat einzeln oder nebeneinander besteht.
5.Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Phosphat- und/oder Boratglas enthaltendes Glaspulver aufgebracht wird.

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ORIGINAL INSPECTED
6.Verfahren nach einem oder mehreren der Anspüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pulver aus NatriumalQminat, Kalk, Magnesiumoxyd, Tonerde und Kieselsäure einzeln oder nebeneinander aufgebracht wird, dessen Teilchen mit einem niedrigschmelzenden Zunderumwandler überzogen sind.
7.Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pulver aus Natriumaluminat, Kalk, Magnesiumoxyd, Tonerde und Kieselsäure einzeln oder nebeneinander aufgebracht wird, dessen Teilchen mindestens zum Teil mit Metallhallogenen, Boraten und Phosphaten der Alkali- und Erdalkalimetalle, Bortrioxyd, Poliphosphat, Phosphat- und Boratglas einzeln oder nebeneinander überzogen oder vermischt sind.
8.Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ■.".". . Teilchen mit einer Größe von höchstens 500 AjL m aufgebracht werden.
9.Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen mit einer Größe von höchstens 5 yUm aufgebracht werden.
10.Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9, gekennzeichnet du rc h einen einen Pulverbehälter fc) und einem mit einer Pulver- und einer Brenngaszuleitung versehenen Brenner (6;15).

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11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen mit dem Brenner (6; 15) verbundenen Vorwärmbehälter (8).
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmbehälter (8) im unteren Teil mit einer Lochplatte (9) versehen und an eine Heißluftleitung (7) angeschlossen ist und eine Förderleitung (12) von dem Vorwärmbehälter zu einem dem Brenner (6; 15) vorgeschalteten Mischer (5) führt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Wärmetauscher (2) eine Brenngasleitung (4) und eine Warmluftleitung (3) zu dem Mischer (5) und je eine Warmluftleitung (7j 11) zu dem Vorwärmbehälter (8) und der Förderleitung (12) führt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13» dadurch gekennzeichnet, daß in der Förderleitung (12) ein Druckregeluhrventil (13) angeordnet ist.
15. Vonichtung nach einem der Ansprüche 10bisi4 gekennzeichnet durch einen Brenner (15) mit Pulverdüsen (18) benachbarten Brenngasdüsen (19) konvergierender Brenngaskanäle.

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