DE810222C

DE810222C - Verfahren und Einrichtung zum Verzinken von Blechen und Gegenstaenden in aluminiumlegierten Baedern

Info

Publication number: DE810222C
Application number: DEL2286A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl-Ing Lorenz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-06-10
Filing date: 1950-06-10
Publication date: 1951-08-06

Description

Verfahren und Einrichtung zum Verzinken von Blechen und Gegenständen in aluminiumlegierten Bädern Bei dem Verzinken von Blechen oder Gegenständen muß die Metallegierung, welche laufend in der Form der Metallauflage auf die Bleche oder Gegenstände aus dem Bade entfernt wird, auch laufend wieder ersetzt werden, um den Arbeitsprozeß aufrechterhalten zu können. Bei dem üblichen Verfahren erfolgt dieser Ersatz in der Weise, daß das benötigte Rohzink in der Form von vorgewärmten Blöcken, das Aluminium meist in der Form einer Al-Zn-Legierung zugesetzt wird. Der Zusatz erfolgt dabei entweder in das Bad direkt oder in besonderen, seitlich angeordneten Taschen.
Eines dieser bekannten Verfahren ist eine mechanisierte Form des bekannten Bleiverzinkungsverfahrens, bei dem im eigentlichen Verzinkungsbad mit einer Al-Legierung gearbeitet werden soll. Der Legierungszusatz zum Ersatz des verbrauchten Hauptverzinkungsbades erfolgt hier über dem eigentlichen Badteil selbst. Außerdem ist noch ein besonderer Flußkasten vorhanden, in dem ein Fluß- oder Lötmittel gehalten wird.
Diese bekannten Verfahren haben nun im wesentlichen zwei sehr schwerwiegende Nachteile. Vorerst verursacht der Zusatz der in fester Form eingebrachten Metalle bzw. Legierungen wegen der zum Einschmelzen erforderlichen Schmelzwärme Temperaturschwankungen, die sich bei der Empfindlichkeit des Verzinkungsvorgangs schon gegenüber geringen Schwankungen der Badtemperatur recht unangenehm bemerkbar machen. Diesem Übelstand wird dadurch zu begegnen versucht, daß man eine Arbeitspause einlegt, in welcher man abwartet, bis das zugesetzte Metall wenigstens zum Teil eingeschmolzen ist und die Temperatur des Bades normale Werte angenommen hat. Ein weiterer besonderer Nachteil der oben besonders erwähnten Bleiverzinkungsverfahren besteht aber auch darin, daß das Fluß- und Lötmittel besonders stark ätzendes AI-Cl. bildet.
Noch größere Schwierigkeiten ergeben sich aber dadurch, daß der Sauerstoffgehalt des eingebrachten Rohzinks mit dem Al- Gehalt des Bades oder der gleichzeitig eingebrachten Legierung unter Bildung von A1203 reagiert. Das bei dieser Reaktion gebildete A1$03 steigt im Verzinkungsbad nach oben und könnte an der Badoberläche, mit Zn gemischt, abgezogen werden, doch sind die zur Abscheidung erforderlichen Zeiten so groß, daß es im Betriebe einfach nicht möglich ist, derart lange Pausen einzuschalten. Es muß deshalb die Arbeit bereits wieder fortgesetzt werden, bevor die Abscheidung des A1203 auch nur halbwegs beendet ist. Durch die als Folge des Durchgangs der zu verzinkenden Gegenstände durch das Metallbad hervorgerufene Bewegung dieses Bades wird aber die Abscheidung des A1203 erheblich verzögert. Die weitere Folge davon ist, daß sich das A1203 mit dem Auflagemetall an der Oberfläche des zu verzinkenden Gegenstandes abscheidet und, ebenso wie manchmal aufgerührtes Hartzink, das bekannte griesige Aussehen der Bleche bzw. Gegenstände Verursacht, das je nach den Verhältnissen bei einem größeren oder kleineren Teil der Produktion festzustellen ist.
Die Erfindung bringt nun ein neues Verfahren und eine neue Einrichtung dazu, wobei das wesentliche Kennzeichen der Erfindung darin besteht, daß das Einschmelzen, die Desoxydation und die Auflegierung des zur Ergänzung des Verzinkungshauptbades zuzusetzenden Rohzinks mit Aluminium in ein und demselben, von dem Hauptbad thermisch und räumlich getrennten, mit diesem durch besonders geartete Kommunikationen verbundenen Vorherd erfolgt. Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht `in einem mit der Hauptpfanne oder den Hauptpfannen durch eine Kommunikationsleitung verbundenen Vorherd, der auch gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung mit besonderen Absperrorganen verbunden sein kann, die es ermöglichen, das Niveau in der Hauptpfanne oder den Hauptpfannen auf einer bestimmten Höhe zu halten. Außerdem kann noch diese Regelung durch eine besondere Regelungseinrichtung vorgenommen werden, wobei in der Zuleitung ein Ventil vorgesehen ist, das von einem Schwimmer über eine Steuereinrichtung nach dem Stand des Metallspiegels gesteuert wird.
Die Zeichnung zeigt beispielsweise Ausführungsformen des Gegenstandes der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung. In der Abb. i ist im Querschnitt ein Teilausschnitt aus einem Vorherd an einer Pfanne dargestellt; in der Abb.2 ist eine geänderte Ausführungsform eines solchen Vorherdes mit einer Verbindungsleitung zur Hauptpfanne gezeichnet, ebenfalls im Querschnitt; die Abb. 3 zeigt eine weitere geänderte Ausführung des Gegenstands der Erfindung, während die Abb. 4 eine vierte Ausführungsform als Beispiel veranschaulicht; in der Abb. 5 ist schließlich beispielsweise eine Regelungsvorrichtung zur Konstanthaltung des Metallspiegels in der Hauptpfanne im Querschnitt veranschaulicht.
Wie aus der Abb. i hervorgeht, ist i die Verzinkungspfanne mit dem Metallspiegel 2 die durch eine Wand 3 von dem Vorherd 4 getrennt ist, der eine Nebenwanne 5 bildet. Mit 6 ist die Heizung der Hauptpfanne bezeichnet, mit 7 die von der letzteren getrennte Heizung des Vorherdes. Das Rohzink wird in diesen Vorherd eingebrächt und dazu die entsprechenden Anteile an Aluminium-Zink-Legierung oder Reinaluminium gegeben. Allenfalls gebildetes Hartzink setzt sich am Boden des Vorherdes, wie bei 8 angedeutet, ab. Beim Schmelzprozeß und durch die dabei eintretende Reaktion schwimmt das Aluminiumoxyd an die Oberfläche und bildet dabei eine A1203 reiche Schicht bei g. Damit wird der eingangs geschilderte Nachteil in der dort angegebenen doppelten Form für die Hauptpfanne vermieden.
Wie man aus Abb. 2 entnehmen kann, ist der Vorherd io von der Hauptpfanne ii vollständig getrennt. In der Hauptpfanne ii als Verzinkungspfanne ist der Metallspiegel mit 12 bezeichnet. Zwischen dem Vorherd io und der Hauptpfanne ii ist ein Kommunikationsrohr 14 vorgesehen, das mittels der Stutzen 15 und 16 und der Manschetten 17 und 18 an die beiden Metallgefäße io und ii angeschlossen ist, und zwar so, daß die Mündung des Kommunikationsrohres an dem Vorherd io tiefer liegt als die Mündung desselben in die Hauptpfanne ii. Damit wird erreicht, daß sich bildendes Aluminiumoxyd von dem Übertritt aus dem Vorherd io in die Hauptpfanne ii ausgeschlossen wird. Weiter ist die Heizung für die Verzinkungspfanne bei 2o von der elektrischen Heizung 21 des Vorherdes io und von der Heizung 22 des Kommunikationsrohresgetrennt. Auch in der Abb. 2,bedeuten 23 die A1203 reiche Schicht im Vorherd und 24 die Hartzinkeinlage.
In Abb. 3 ist eine einzige Vorherdeinheit für zwei Hauptpfannen als Verzmkungspfannen im Querschnitt dargestellt. Zwischen den beiden Verzinkungspfannen 25 und 26 ist der Vorherd 27 angeordnet, in der die an Aluminiumoxyd reiche Schicht 28 schwimmt, während der Metallspiegel in den Verzinkungspfannen mit 29 bezeichnet ist. Zwischen Vorherd und den beiden Hauptpfannen sind die Kommunikationsrohre 30 und 31 vorgesehen. Die elektrischen Heizspiralen 32 und 33 der Hauptpfannen 25 und 26 sind wieder getrennt von der Heizung 34 des Vorherdes und den Heizungen 35 und 36 der Kommunikationsrohre 30 und 31.
' Während die eben genannten drei Ausführungsbeispiele nur die Verbindung des Vorherdes mit der oder den Hauptpfannen durch Kommunikationsrohre allein veranschaulichen, werden in den folgenden Ausführungen Einrichtungen beschrieben, durch welche der Übertritt von gereinigtem Metall aus dem Vorherd in die Verzinkungspfanne nach den Erfordernissen der letzteren geregelt werden kann. Eine solche Vorrichtung ist in Abb. 4 im Querschnitt und in Anwendung auf einen Vorherd für zwei Verzinkungspfannen dargestellt.
Der Vorherd 40 ist in diesem Falle höher vorgesehen als die beiden seitlich angeordneten Verzinkungspfannen 41 und 42. Die beiden seitlichen Auslässe 43 und 44 sind auch hier so tief vorgesehen, daß möglichst kein Aluminiumoxyd und kein Hartzink aus dem Vorherd in die Verzinkungspfannen gelangen können. An denAuslässen sindAbsperrorgane45und46 vorgesehen, um den Zufluß aus dem Vorherd 40 über die Leitungen 47 und 48 in die Verzinkungspfannen 41 bzw. 42 überwachen zu können. Mit 49 und 5o sind die elektrischen Widerstandsheizungen der Verzinkungspfannen 41 bzw. 42, mit 51 diejenige des Vorherdes4o und mit 52 und 53 die Heizspiralen der Rohrleitungen bezeichnet. Der Metallspiegel in den Verzinkungspfannen liegt bei 54, der aluminiumoxydreiche Spiegel im Vorherd bei 56 und das Hartzink im Vorherd bei 57.
Eine automatische Regelung des Zuflusses aus dem Vorherd in die Verzinkungspfannen ist in der Abb. 5 dargestellt. 6o ist die Verzinkungspfanne mit dem Metallspiegel 61. Unterhalb desselben mündet eine Rohrleitung 62, durch welche aus dem Vorherd 63 durch einen vertikalen Rohrteil 62a flüssiges Metall unter Regelung durch die im folgenden beschriebene Einrichtung in die Verzinkungspfanne 6o nachfließen kann. Ein Schwimmer 65 ruht auf dem Metallspiegel 61 auf; wobei der Schwimmer über eine mit Gelenk versehene Stange 66 und einen bei 67 gelagerten doppelarmigen Hebel 68 auf ein Ventil 69 an einer Stange 69° an der Einmündung zum vertikalen Rohrstutzen 62° so einwirkt, daß dieses in Abhängigkeit von der Höhe des Metallspiegels geöffnet oder geschlossen wird. Die obere Öffnung des Rohrstücks 62° ist als Ventilsitz ausgebildet. Im Vorherd sind wieder die aluminiumoxydreiche Schicht mit 70, die Hartzinkschicht mit 74, die elektrische Widerstandsheizung für die Verzinkungspfanne mit 71, für den Vorherd mit 72 und für die Rohrleitung mit 73 bezeichnet.
Für alle Ausführungsformen der gezeichneten Art gemeinsam ist die Maßnahme, daß der Anschluß der Verbindungsrohrleitungen an den Vorherd in der Weise erfolgt, daß weder das ausgeschiedene A1203 noch das im Vorherd gebildete Hartzink in nennenswerter Menge bzw. möglichst überhaupt nicht aus diesem in das Verzinkungsbad gelangen kann. Der Rauminhalt des Vorherdes richtet sich nach der von der Anlage geforderten Leistung, nach der Größe der eigentlichen Verzinkungspfanne und kann 5 bis 25°/o des Rauminhalts der Verzinkungspfanne betragen.
Ferner sei noch auf einen wesentlichen Umstand hingewiesen, daß nämlich die Hartzinkbildung im Vorherd dadurch vollständig vermieden werden kann, daß man diesen und allenfalls auch die Zuleitungen zu der oder den Verzinkungspfannen nicht aus Eisen, sondern aus Schamotte oder einem anderen keramischen Material herstellt. Es ist auf diese Weise natürlich vollkommen ausgeschlossen, daß aus dem Vorherd Hartzink in die Legierung der Verzinkungspfanne gelangen kann, wodurch das Aussehen der Bleche ganz unzweifelhaft eine wesentliche Verbesserung erfahren muß und die Handhabung mit dem Vorherd bedeutend vereinfacht wird, weil vor allem auf den Übertritt von Hartzink keine Rücksicht mehr genommen werden muß. Daß dadurch ferner die Lebensdauer des Vorherdes, weil ja der Zinkangriff auf den Baustoff entfällt, bedeutend erhöht wird, ist verständlich. Das gleiche gilt natürlich für die je nach Anordnung allenfalls erforderlichen Zuleitungen. Der Vorherd kann natürlich auch aus Eisen bestehen und mit Schamotte o. dgl. ausgekleidet sein. .
Bei Inbetriebnahme der Anlage o. dgl. werden nun die Verzinkungspfanne und der Vorherd mit der erforderlichen Menge Rohzink angefüllt, dieses eingeschmolzen und die zur Desoxydation desselben und zur Legierung des Bades auf den gewünschten Aluminiumgehalt notwendige Menge Aluminium zugesetzt. Nach dem Abscheiden des bei der Desoxydation des Rohzinks entstandenen Aluminiumoxyds kann mit der Verzinkung begonnen werden. Das Nachsetzen von Rohzink bzw. der Aluminium-Zink-Legierung bzw. von Reinaluminium erfolgt aber nicht mehr in der bisher üblichen Weise in die Verzinkungspfanne selbst, sondern in der durch den Arbeitsprozeß geforderten Menge in den Vorherd, der das Einschmelzen und die Desoxydationsarbeit, die bisher vom Verzinkungsbad in der Verzinkungspfanne selbst zu leisten war, zu übernehmen hat. Die Temperatur und der Aluminiumgehalt der Legierung im Vorherd werden dabei so bemessen, daß sie den Erfordernissen des Arbeitsprozesses entsprechen. Die Temperatur im Vorherd ist also gleich der des Verzinkungsbades, während der Aluminiumgehalt etwas höher gehalten werden muß, als er der Verzinkungspfanne entsprechen würde, um die im Verzinkungsbad durch Oxydation an der Luft eintretenden Aluminiumverluste decken zu können. Der in der Pfanne durch den Arbeitsprozeß eintretende Metallverlust wird nun aus dem Desoxydationsvorherd ergänzt, sei es je nach Ausbildung der Anlage kontinuierlich oder in der beschriebenen Weise von Zeit zu Zeit.

Claims

PATENTANSPROCHE: i. Verfahren zum Verzinken von Blechen und Gegenständen in aluminiumlegierten Bädern o. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß das Einschmelzen, die Desoxydation und die Auflegierung des zur Ergänzung des Verzinkungsbades zuzusetzenden Rohzinks mit Aluminium in ein und demselben, von dem Hauptbad thermisch und räumlich getrennten, mit diesem durch besonders geartete Kommunikation verbundenen Vorherd erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung des Vorherdes unabhängig von der der Verzinkungspfanne oder den Verzinkungspfannen erfolgt.
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorherd (4, io) neben den Verzinkungspfannen (i, ii) angeordnet und mit diesen oder mit dieser in besonderer Weise durch Rohrleitungen (14), Durchlässe oder Kanäle verbunden ist.
4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (16) der Verbindungsleitung (14) zwischen dem Vorherd (io) und der Verzinkungspfanne (ii) so tief unter dem Spiegel des Vorherdes bzw. so hoch über dem Boden desselben vorgesehen ist, daß das in diesem gebildete Hartzink (24) bzw. das Aluminiumoxyd (23) im wesentlichen nicht in das Metallbad in der Arbeitspfanne (ii) gelangen kann.
5. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (14, 30, 34 47, 48) zwischen dem Vorherd (1o, 27, 40) und der oder den Verzinkungspfannen (11, 25, 26, 44 42) derart als Kommunikationsleitungen ausgebildet sind, daß bei dem durch den Arbeitsprozeß hervorgerufenen Absinken des Badspie&els in der Verzinkungspfanne infolge der Niveaudifferenz zwischen beiden aus dem Vorherd (1o, 27, 4o) die verbrauchte Metallmenge kontinuierlich nachfließt, so daß sich der Metallspiegel in der Verzinkungspfanne (11, 24, 26, 411, 42) dauernd auf gleicher Höhe hält.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorherd (40) und die Verzinkungspfanne bzw. die Verzinkungspfannen (41, 42) durch Rohrleitungen (47, 48) mit Absperrorganen (45, 46) verbunden sind.
7. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorherd (4o) höher als die Verzinkungspfannen (41, 42) angeordnet ist, um den Abfluß von Legierungsmetall über die Absperrorgane (45, 46) von Zeit zu Zeit nach den Erfordernissen in den Verzinkungspfannen (41, 42) zu ermöglichen. B.
Einrichtung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorherd (5) als seitlicherAnsatz der Verzinkungspfanne (i), jedoch mit besonderer Heizung (7) ausgebildet ist.
9. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Vorherdes und damit der in diesem befindlichen flüssigen Legierung etwa auf der Höhe der Temperatur des Metallbades in der Verzinkungspfanne oder etwas darüber gehalten wird. io. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachfließen von Metall aus dem Vorherd (63) in die Verzinkungspfanne (6o) durch einen auf dem Bade (61) des letzteren aufruhenden Schwimmer (65) geregelt wird, der durch ein Hebelgestänge (66, 68, 69a) mit einem Ventil (69) im Vorherd (63) verbunden ist, das die Öffnung der Rohrleitung (62, 62a) aus dem Vorherd (63) in die Verzinkungspfanne (6o) überwacht.