DE2446169A1 - Protective ceramic coating - for hot dip galvanizing tanks and equipment - Google Patents
Protective ceramic coating - for hot dip galvanizing tanks and equipmentInfo
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Abstract
Description
Aus Eisenwerkstoffen bestehende Kessel für das Feuerverzinken Die Erfindung betrifft aus Eisenwerkstoffen bestehende Kessel sowie gegebenenfalls Geschirre und Halterungen für das Feuerverzinken. Boilers made of ferrous materials for hot-dip galvanizing Die The invention relates to boilers made of ferrous materials and, if appropriate, dishes and brackets for hot-dip galvanizing.
Zur Herstellung von aus Zink bestehenden Schutzüberzügen zum Rostschutz von Eisen und Stahl werden die gebeizte Gegenstände bei etwa 465°C in ein Bad aus flüssigem Zink getaucht.For the production of protective coatings made of zinc for rust protection The pickled objects are made of iron and steel at about 465 ° C in a bath dipped in liquid zinc.
Die das Verzinkungsbad enthaltenden Kessel bestehen aus Eisenwerkstoffen, vorwiegend aus Stahlblech, seltener aus Gußeisen. Die Kesselstandzeit ist in erster Linie durch den chemischen Angriff der Zinkschnielze auf das Eisen begrenzt. Der Angriff erfolgt derart, daß sowohl eine bestimmte Menge an Eisen im Zink in Lösung geht, als auch Ei sen- Zink-Verbindungen, insbesondere Nartzink, gebildet werden. Die Hartzinkschicht bietet zwar einen gewissen Schutz vor einem intensiven weiteren Angriff durch die Zinkschmelze, verändert jedoch den Angriffsmechanismus nicht grundsätzlich. Ferner darf die Hartzinkschicht nicht zu dick werden, da sonst wegen des infolge der schlechteren Wärmeleitfähigkeit verminderten Wärmedurchganges eine Überhitzung der auß enbeheizten Kesselwand eintritt, wodurch die Wandoberfläche des Kessels in einen den Angriff verstärkenden kritischen Temperaturbereich geraten kann. Für den Angriff ist nicht die Temperatur der Zinkschmelze, sondern die Temperatur der Kesselwand maßgebend.The kettles containing the galvanizing bath are made of ferrous materials, mainly made of sheet steel, more rarely made of cast iron. The boiler life is first Line limited by the chemical attack of the zinc snout on the iron. Of the Attack takes place in such a way that both a certain amount of iron in zinc is in solution as well as iron-zinc compounds, especially soft zinc, are formed. The hard zinc layer does offer a certain protection against another intensive one Attack by the zinc melt, but does not fundamentally change the attack mechanism. Furthermore, the hard zinc layer must not be too thick, otherwise because of the result the poor thermal conductivity, reduced heat transfer, overheating the outside heated boiler wall enters, whereby the wall surface of the boiler in a Critical temperature range that intensifies the attack can guess. For the attack is not the temperature of the zinc melt, but the temperature of the boiler wall is decisive.
Daraus ergibt sich, daß zur Erreichung hoher Kesselstandzeiten der chemische Angriff soweit wie möglich vermieden werden muß Dies gilt in noch stärkerem Maße dann, wenn von den üblichen Temperaturen der Zinkschmelze beim Feuerverzinken auf höhere Temperaturen übergegangen werden muß, was zoBe beim Verzinken von siliziumhaltigen Stählen erforderlich werden könnte.It follows that to achieve a long boiler service life of the Chemical attack must be avoided as far as possible. This is even more so Dimensions when of the usual temperatures of the zinc melt in hot-dip galvanizing A transition must be made to higher temperatures, which is the case when galvanizing silicon-containing Steels could be required.
Die Lebensdauer des Kessels ist für die Wirtschaftlichkeit des Feuerverzinkungsverfahrens von größter Bedeutung Besonders wichtig ist die Vermeidung des Undichtwerdens des Kessels, da sonst mit erheblichen Metallverlusten, langen Stillstandzeiten, kostspieligen Reparaturen oder sogar mit der Neuanschaffung eines Kessels gerechnet werden muß.The service life of the boiler is important for the economy of the hot-dip galvanizing process of utmost importance It is particularly important to prevent the Boilers, because otherwise with considerable metal losses, long downtimes, costly Repairs or even the purchase of a new boiler must be expected.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, nämlich die Staneit von aus Eisenwerkstoffen bestehenden Kesseln sowie gegebenenfalls Geschirre und Halterungen für das Feuerverzinken auch bei höheren als den üblicherweise bei der Feuerverzinkung angewendeten Temperaturen der Zinkschmelze zu erhöhen, wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daß die Innenwände der Kessel sowie gegebenenfalls die Verzinkungsgeschirre und -halterungen wenigstens in den mit der Zinkschmelze in Berührung kommenden Bereichen mit einer Schicht eines keramischen Werkstoff 5 überzogen sind, welche einen Angriff des Eisenwerkstoffs durch das flüssige Zink verhindern.The object underlying the present invention, namely the Provision of kettles made of ferrous materials and, if necessary, crockery and brackets for hot-dip galvanizing even at higher than the usual the hot-dip galvanizing applied temperature of the zinc melt will increase solved according to the invention in that the inner walls of the boiler and optionally the galvanizing harnesses and brackets at least in those with the molten zinc areas that come into contact with a layer of a ceramic material 5 are coated, which an attack of the ferrous material by the liquid zinc impede.
Die Dicke der keramischen Schicht beträgt 0,05 bis 2 mm, vorzugsweise 0,1 bis 1 mm.The thickness of the ceramic layer is 0.05 to 2 mm, preferably 0.1 to 1 mm.
Dabei muß die Beschichtung einer Reihe von Anforderungen genügen. Grundvoraussetzung ist eine einwandfreie Trennwirkung gegenüber flüssigem Zink und dem Werkstoff des Kessels. Ebenso wichtig ist eine gute Haftung zwischen dem Eisenwerkstoff und dem Keramikwerkstoff. Die mechanische Beständigkeit muß den Beanspruchungen des Verzinkungsbetriebes entsprechen, auch im Hinblick auf eine thermische Wechselbeanspruchung. Schließlich sollte die Wärmeleitfähigkeit möglichst hoch sein, um den Wärmefluß von der Beheizung in das Zinkbad nicht zu behindern.The coating must meet a number of requirements. The basic requirement is a perfect separation effect against liquid zinc and the material of the boiler. Good adhesion between the ferrous material is just as important and the ceramic material. The mechanical resistance must withstand the stresses of the galvanizing company, also with regard to thermal alternating stress. Finally, the thermal conductivity should be as high as possible to allow the heat flow not to be hindered by the heating in the zinc bath.
Es wurde gefunden, daß diese Anforderungen von einer Beschichtung aus Kalziumzirkonat, welche insbesondere mittels des Plasmaspritzverfahrens aufgebracht wird, in hohem WaBe erfüllt werden.It has been found that these requirements are met by a coating Made of calcium zirconate, which is applied in particular by means of the plasma spray process will be fulfilled to a high degree.
Als Werkstoff für die Beschichtung des Kessels kommt ferner Zement auf der Basis von Aluminiumoxid-Silikat mit lufttrocem Binder in Betracht. Dieser Werkstoff wird auf die Kesselwand aufgespritzt oder aufgestrichen.Cement is also used as a material for the coating of the boiler on the basis of aluminum oxide silicate with air dry binder into consideration. This Material is sprayed or painted onto the boiler wall.
Die Erfindung wird anhand zweier Ausführungsbeispiele der erläutert: 1. AusführungsbeispiA Auf eine durch Sandstrahlen vorbehandelte Stahloberfläche wurde eine Kalziumzirkonatschicht von durchschnittlich 0,4 mm Dicke durch Plasmaspritzen aufgebracht und einen Monat lang einer Zinkschmelze von 4i000C exponiert.The invention is explained on the basis of two exemplary embodiments: 1. EXAMPLE OF EXECUTION On a steel surface pretreated by sandblasting a calcium zirconate layer averaging 0.4 mm thick was plasma sprayed and exposed to molten zinc at 4000C for one month.
Die Schutzwirkung von Kalziumzirkonat gegen das flüssige Zink hat sich trotz der beim Plasmaspritzen auftretenden unvermeidlichen Porosität der Keramikschicht ausgezeichnet bewährt, so daß kein Durchdringen und Unterwandern der Schicht durch die Zinkschmelze erfolgte, was auf eine außerordentlich schlechte Benetzbarkeit der Kalziumzirkonatschicht durch flüssiges Zink zurückzuführen ist.The protective effect of calcium zirconate against the liquid zinc has despite the inevitable porosity of the ceramic layer that occurs during plasma spraying Excellent proven, so that no penetration or infiltration of the layer through the zinc melt occurred, indicating extremely poor wettability the calcium zirconate layer is due to liquid zinc.
Auch Haftung und Festigkeit der Kalziumzirkonatschicht erwiesen sich als sehr gut. Hierfür sind in erster Linie die beim Plasmaspritzen auftretenden hohen Temperaturen verantwortlich, welche ein Aufschmelzen des keramischen Werkstoffs mit anschließender formschlüssiger Verzahnung mit der Kesselwand bewirken. Dementsprechend wurde eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen mechanische Beanspruchung festgestellt. Um das Maß der Beanspruchbarkeit quantifizieren zu können, wurde ein Schlagprüfgerät verwendet, wobei ein meißelförmiger Kopf (900--Kante) eines Hammers (Gewicht 3 kp) in eine Zinkschmelze aus einer Höhe von 240 mm wiederholt auf die gleiche zu prüfende Stelle der Beschichtung fallengelassen wurde. Die so beaufschlagten Stellen der Kalziumzirkonat-Schicht ertrugen 100 Schläge ohne Zerstörung.Adhesion and strength of the calcium zirconate layer were also found as very good. These are primarily those that occur during plasma spraying responsible for high temperatures, which cause the ceramic material to melt with subsequent interlocking interlocking with the boiler wall. Accordingly excellent resistance to mechanical stress was found. In order to be able to quantify the degree of resistance, an impact tester was used used, with a chisel-shaped head (900 - edge) of a hammer (weight 3 kp) in a zinc melt from a height of 240 mm repeatedly on the same to be tested Place of the coating was dropped. The areas of the Calcium zirconate layer endured 100 blows without destruction.
Ebenso war die Beständigkeit gegen thermische Wechselbeanspruchung einwandfrei. Die Kalziumzirkonat-Schich't zeigte nach zehnmaligem Wechsel unter Zink zwischen Raumtemperatur und 4650C nicht die geringsten Schäden. Der Wärmewiderstand lag bei 50 m h grad/kcai.The same was true of the resistance to alternating thermal stress perfect. The calcium zirconate layer showed under after ten changes Zinc between room temperature and 4650C did not do the slightest damage. The thermal resistance was 50 m h degrees / kcai.
Sehr vorteilhaft ist, daß der vergleichsweise sehr niedrige Wärmewiderstand bei Schichtdicken zwischen ca. 0,1 bis 0,4 mm nahezu konstant bleibt, so daß auch stärkere Schwankungen der Schichtdicke nicht zu lokaler Uberhitzung der Kesselwand führen.It is very advantageous that the comparatively very low thermal resistance remains almost constant at layer thicknesses between approx. 0.1 to 0.4 mm, so that Greater fluctuations in the layer thickness do not lead to local overheating of the boiler wall to lead.
Demnach sind Beschichtungen von Kesseln aus Kalziumzirkonat, welche durch Plasmaspritzen aufgebracht werden, für hohe Beanspruchungen beim Feuerverzinken hervorragend geeignet.Accordingly, coatings of kettles made of calcium zirconate are what can be applied by plasma spraying, for high stresses in hot-dip galvanizing excellently suited.
2. Ausführungsbeispiel Eine mit lufttrocknendem Binder verarbeitete Schicht aus Aluminiumoxid-Silikat ist ebenfalls gut geeignet die Standzeit von Kesseln aus Eisenwerkstoffen für das Feuerverzinken wesentlich zu erhöhen.2nd embodiment A processed with an air-drying binder Layer of aluminum oxide silicate is also well suited to the service life of boilers made of ferrous materials for hot-dip galvanizing.
Ein würfelförmig gestalteter, aus Stahlblech bestehender Kessel wurde mit einer Zementschicht auf der Basis von Aluminiumoxid-Silikat mit lufttrocknendem Binder versehen, indem die viskose Masse auf die sandgestrahlte und mäßig vorgewärmte Oberfläche gestrichen wurde. Nach dem Erhitzen auf die Temperatur der flüssigen Zinkschmelze von ca. 465 0c ergab sich eine Schichtdicke von 0,2 bis C 0,5 mm.A cube-shaped boiler made of sheet steel was used with a cement layer based on aluminum oxide-silicate with air-drying Binder provided by the viscous mass on the sandblasted and moderately preheated Surface was painted. After heating to the temperature of the liquid Zinc melt of approx. 465 ° C. resulted in a layer thickness of 0.2 to 0.5 mm.
Diese Zementschicht wurde bei einmonatigem Exponieren in einer Zinkschmelze von ca. 465C nicht angegriffen. Ebenso widerstand die Beschichtung einer achttägigen Temperaturwechselbeanspruchung, wobei auch hier insgesamt 10 mal zwischen Raumtemperatur und ca. 4650C gewechselt wurde.This cement layer was exposed to molten zinc for one month not attacked by approx. 465C. Likewise, the coating withstood an eight day period Thermal cycling, with a total of 10 times between room temperature and about 4650C was changed.
Die mechanische Belastbarkeit der Zementschicht ist im Vergleich mit Kalziumzirkonat vergleichsweise wesentlich niedriger. Allerdings läßt sich eine Zementschicht auch zum Auskleiden von mechanisch stärker beanspruchten Verzinkungskesseln verwenden, wenn Bewehrungen verwendet werden, die die Kesselwandung vor einer Berührung mit den zu verzinkenden Gegenständen schützen Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß diese Einbauten aus Eisenwerkstoffen bestehen7 welche mit einer aus einem keramischen Werkstoff bestehenden Schutzschicht, vorzugsweise mit plasmagespritztem Kalziumzirkonat, beschichtet sind.The mechanical strength of the cement layer is compared with Calcium zirconate is comparatively much lower. However, one can Cement layer also used to line galvanizing kettles that are subject to greater mechanical stress Use if reinforcements are used that protect the boiler wall from contact protect with the objects to be galvanized Another embodiment of the invention consists in the fact that these internals consist of ferrous materials7 which with a protective layer consisting of a ceramic material, preferably with plasma-sprayed calcium zirconate.
PatentansprücheClaims
Claims (7)
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