DD282246A5

DD282246A5 - Verfahren zum behandeln von walzstahl zur erhoehung der korrosionsbestaendigkeit

Info

Publication number: DD282246A5
Application number: DD88319281A
Authority: DD
Inventors: Max Aicher
Original assignee: ��@��@��@��@��@�K@��K@��k��
Priority date: 1987-09-01
Filing date: 1988-08-29
Publication date: 1990-09-05
Also published as: DE3729177C1; ES2028964T3; DK460688D0; EP0305914A3; JPS6475692A; DE3866998D1; PL274389A1; HU203586B; PL158408B1; NO176578C; EP0305914B1; DK460688A; EP0305914A2; CN1031724A; NO883781D0; GR3004067T3; CA1306391C; PT88371A; HUT52178A; SU1674689A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Walzstahl. Zum Aufbringen eines UEberzuges aus einem Nichteisenmetall, wie z. B. Zink, auf die Oberflaeche von Walzstahl zur Erhoehung der Korrosionsbestaendigkeit, wird vorgeschlagen, den Walzstahl in kontinuierlicher Fortsetzung des Walzvorganges aus der Walzhitze heraus durch Anwendung von Preszwasser zu entzundern und unmittelbar nach der Entzunderung unter Verhinderung einer Neubildung von Zunder durch Anwendung von Wasser schnell auf eine zum heiszen Aufbringen des UEberzuges geeignete Temperatur abzukuehlen und schlieszlich den UEberzug aufzubringen. Der Vorteil der Erfindung liegt einmal darin, dasz sowohl zur Entzunderung, wie auch zur Verhinderung der Neubildung von Zunder und zugleich zur Abkuehlung nur ein einziges Medium, naemlich Wasser, verwendet wird, wobei die Abkuehlung so gefuehrt werden kann, dasz die Walzhitze in optimaler Weise fuer die Beschichtung ausnuetzbar ist. Dadurch wird erreicht, dasz alle Verfahrensschritte bzw. Behandlungsvorgaenge in kontinuierlicher Fortsetzung des Walzvorganges, also bei Walzgeschwindigkeit ablaufen koennen, so dasz das fertig beschichtete Endprodukt in analoger Weise die Produktionsstrasze verlaeszt wie ein normales, nicht nachbehandeltes Walzprodukt.{UEberzuges; Nichteisenmetall; Oberflaeche; Walzstahl; Korrosionsbestaendigkeit; Walzhitze; Preszwasser; Entzunderung; Neubildung; Temperatur; Abkuehlung; Behandlungsvorgaenge; Walzgeschwindigkeit}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

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.

Walzstahlerzeugnisse werden unter anderer ι im Bauwesen als Baustahl, hier vor allem in Form von Betonstahl, als Spannstahl für Spannbeton sowie für Abspannungen fjr Erd- und Felsanker usw. verwendet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei Verwendung eines Betonstahls als Bewehrung für Bauteile aus Beton, sei es als schlaffe Bewehrung für Stahlbeton, als Spannbewehrung oder auch als Zugglied für einen Erd- oder Feldanker, besteht zwischen dem Bewehrungsstab 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.

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.

Ganz allgemein ist es bekannt, Metalle, insbesondere Eisenmetalle, als Rostschutz mit einer dünnen Zinkschicht zu überziehen. Hierzu kennt man veischiedene 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 ist es bekannt, saure Sulfat-, Sulfatchlorid- oder zyankalisch-ätzkalische Bäder zu verwenden. Es ist auch bekannt, Metallüberzüge durch Aufspritzen des Metalls in flüssiger Form aufzubringen, wobei das Metall einer Spritzpistole in Draht- oder Pulverform zugeführt, durch Sauerstof^-Brenngas-Gemische geschmolzen und durch Druckluft zerstäubt wird. All diese Verfahren sind aufwendig, vor allem aber für die Behandlung von in einem kontinuierlichen Arbeitsgang hergestellten Massenprodukten gfoßer 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 weden müssen; dies geschieht üblicherweise durch Sandstrahlen, Beizen oder ähnliche Behandlungen. Bei in einen, kontinuierlichen Verfahren hergestellten Walzstahlerzeugnissen ist es auch schon bekanntgeworden, 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 2442485). 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 etwa 980 bis 760⁰C 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 etwa /00 bis 600⁰C hat, muß es unmittelbar nach der Beschichtung schnell abgekühlt werden, um zu verhindern, daß das aufgebrachte Zinkpulver etwa zu Zinkoxid verbrennt.

Auch dieses Verfahren ist relativ aufwendig. Die Reinhaltung der entzunderten Oberflächen 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.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung ein Verfahren zum Behandeln von Walzstahl zur Anwendung zu bringen, mit dem die Verfahrensdurchführung kostengünstig vorgenommen werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Behandeln von Walzstahl insbesondere Betonstahl, Spannstahl oder dergleichen zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit zu schaffen, mit dem Walzerzeugnisse in einem unmittelbar an den Walzvorgang anschließenden, kontinuierlichen Arbeitsgang unter Ausnützung der Walzhitze beschichtet werden können und dabei de. verfahrensmäßige und apparative Aufwand möglichst gering gehalten wird.

Erfindungsgemäß 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°C abgekühlt wird und daß danach der Überzug aufgebracht wird.

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.

Durch dip 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 nach dem das Walzgut das Walzgerüst verlassen hat, relativ leicht vollständig beseitigt werden kann. De^r Druck des Preßwassers sollte über 200 bar, vorzugsweise bei 300 bis 400bar liegen; er kann, wenn erforderlich, bis auf etwa 1000 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.

Während das Entzundern durch Preßwasser aus der Walzhitze heraus bei einer Temperatur von etwa 900 bis 1000⁰C erfolgt, wird nach der Erfindung in Fortsetzung dieser Wasserbehandlung im kontinuierlichen Durchlauf durch Anwendung desselben. Mediums die Abkühlung so geführt, daß die Zunderungstemperatur von 600⁰C 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 etwa 560 bis 57O⁰C und bei reinem Zink eine Temperatur von etwa 415°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.

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.

Während der Walzstahl nach der Entzunderung durch die Wasserbehandlung vor neuer Zunderbildung geschützt wild, 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.

Da der Walzstahl erfindungsgemäß nach der Enzunderung 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 Stahlkorn 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 1060⁰C 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 500⁰C 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.

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 Bchandlungsstationen durchgeführt werden. Während der bedingt durch das Walzen von Knüppeln zwangsläu'ig diskontinuierliche Walzvorgang sich bis zum Verlassen des letzten Walzgerüstes schon weitgehend vergleich.näßigt hat, entfaltet natürlich auch das erfindungsgemäße Verfahren besondere Vorteile dann, wenn zuvor schon durch ein Verschweißen der Knüppel der Walzvorgang zu einem Endloswalzen gemachi wird. Dies gelingt in besonders vorteilhafter Wt ise 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.

Claims

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 dor 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 600⁰C 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 1000 bar aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßwasser mit einem Druck zwischen 300 und 400 bar aufgebracht wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzstahl durch ein Wasserbad geführt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzstahl mit Wasser besprüht wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug durch Aufspritzen des Nichteisenmetalls in Pulverform aufgetragen wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzstahl zum Aufbringen des Überzuges durch ein Bad mit dem geschmolzenen Nichteisenmetall geführt wird.

8. 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.

9. 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.