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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nachbehandlung eines Metallbandes, insbesondere eines StahlWarmbandes, nach dem Beizprozess durch Aufsprühen von Spülflüssigkeit, insbesondere Wasser, aus einem Vorlagebehälter über einer Anordnung von Düsen mittels Pumpen auf das Metallband, wobei das Aufsprühen von Spülflüssigkeit gegebenenfalls in mehreren hintereinander geschalteten Spülstufen erfolgt, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Es ist bekannt, dass zur Entfernung von Zunder von einem Stahlband die Stahlbandoberfläche in Säuren gebeizt wird. Als Beizmedium wird in den meisten modernen Beizanlagen Salzsäure eingesetzt. Diese reichert sich im Verlauf des Beizprozesses mit Eisen (Fe2+) an und haftet zum Teil noch an der Oberfläche des aus dem Beisteil auslaufenden Bandes.
Die Bandoberfläche wird daher in der Regel in nachgeschalteten Spülanlagen vom ausgeschleppten Beizmedium gereinigt. Dies erfolgt in der Regel in Durchlaufspülanlagen, wobei diese üblicherweise zur Erzielung eines besseren Reinigungseffektes in mehrere Spülstufen unterteilt sind. Das Spülwasser durchfliesst dabei die einzelnen Spülstufen entgegen der Bandlaufrichtung.
Dadurch kommt es zu einer definierten Konzentrationsabnahme an Beizsäure und Eisenionen im Spülwas- ser der einzelnen Spülsektionen, wobei die Konzentration im kontinuierlichen Betrieb der Anlage in Bandlaufrichtung abnimmt.
Mehrstufige Spülanlagen werden beispielsweise als mehrstufige Druckspritzanlagen oder auch als mehrstufige Flutungspülen ausgeführt. Spritzspülstufen sind in den meisten Fällen mit Spritzbalken (Düsenanordnung über die Bandbreite) ausgerüstet, wobei das Spülmittel unter Druck auf die Bandoberfläche aufgesprüht wird. Die Vorteile von Spritzspülen gegenüber Flutungsspülen liegen in der erzielten besseren Bandreinigung bei gleichzeitiger besserer Wasserausnutzung.
Die mit dem Band aus der letzten Beizstufe ausgeschleppte Beizsäure wird in die Spülanlage mit eingetragen. Das Band wird in der Spülanlage im Gegenstrom zur Banddurchlaufrichtung von Sektion zu Sektion mit Spülwasser behandelt. Dadurch kommt es zu einer Konzentrationsabstufung an Salzsäure und Eisenionen im Spülwasser der einzelnen Spülsektionen. Im Spülwasser befinden sich im wesentlichen die
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: Fefestgelegt. Dieser Säuregehalt wird zweckmässiger als pH-Wert angegeben, welcher als negativer dekadischer Logarithmus der H+-lonenkonzentration definiert ist.
Durch eine Verringerung der Säurekonzentration im Spülwasser (z. B. durch fortschreitende Verdünnung) steigt der pH-Wert der Spülflüssigkeit an. Ab einem bestimmten kritischen pH-Wert kommt es zu einer Hydrolyse der im Spülwasser befindlichen Eisenionen, d. h. es laufen unter anderem folgende gekoppelte Reaktionen ab :
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Das zweiwertige Eisenhydroxid Fe (OH) 2 wird durch Luftsauerstoff vor allem an der Phasengrenzfläche Luft/Flüssigkeit/Metall sehr leicht zum dreiwertigen Eisenhydroxid Fe (OH) 3 oxidiert : 2 Fe (OH) z +H20+ i 02 = = = > 2 Fe (OH) 3 (11), wobei das gebildete Fe (OH) 3 pH-Wert-abhängig mit Fe-tonen im Gleichgewicht steht und bei einem pHWert von ca. 2-3 ausfällt :
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Der Ablauf dieser Hydrolysereaktionen ist von der Temperatur und, wie oben ersichtlich, vom pH-Wert abhängig. Abgesehen von den physikalisch-chemischen Einflussgrössen pH-Wert und Temperatur sind die Hydrolyse- und Oxidationsreaktionen auch noch zeitabhängig. Darüber hinaus treten bei Luftzutritt auf der Bandoberfläche im Zusammenwirken mit der flüssigen Phase äusserst komplexe Oxidations- und Reduktionsreaktionen auf, welche eine Verfärbung des Bandes verursachen. Ein teilweises Auftrocknen des Spülwassers verstarkt diese Verfärbungen, da sich auch die ansonsten gelösten bzw. suspendierten Komponenten des Spülwassers an der Oberfläche ablagern.
Es sind also im wesentlichen zwei Vorgänge, welche die Qualität des Bandes beeinträchtigen können : Zum einen kommt es an der Bandoberfläche unter der gleichzeitigen Einwirkung von Luft und Spülwasser nach einer gewissen kritischen Zeit zu stärkeren Verfärbungen durch Oxidation.
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Konstruktionsbedingt ist es nicht möglich, die gesamte Bandoberfläche innerhalb einer Spülstufe mit den Spülwasserspritzkegeln der Spritzbalken zu erfassen. Durch das Bespritzen des Bandes bildet sich jedoch ein Spülwasserfilm an der Bandoberfläche aus, welcher die Bandoberfläche von der umgebenden Luft trennt. Normalerweise ist die Bandgeschwindigkeit durch den Spülteil der Beinanlage gross genug, so dass es wahrend des Spülvorgangs an keiner Stelle zu einem Auftrocknen des Spülwasserfilms kommt. Das Spülwasser bildet in diesem Betriebszustand einen Schutzfilm gegen die Oxidation der Bandoberfläche.
Bei einem Bandstillstand oder sehr niedrigen Bandgeschwindigkeiten kann die Verweilzeit mancher Teile der Bandoberfläche in diesen nicht erfassten Bereichen so gross werden, dass dieser Schutzfilm stellenweise auftrocknet. In der Folge treten Verfärbungen der Bandoberfläche durch Oxidation und damit Qualitätsminderung auf.
Es wurde versucht, diese Probleme durch den Ethsatz von Flutungsspülen zu umgehen. Flutungsspülen sind dadurch gekennzeichnet, dass der Spülwasserspiegel in der Spülzeile weitgehend oberhalb der Bandlauthöhe liegt. Das Band ist über den grössten Bereich der Spülstufe mit Ausnahme der Randbereiche (Ein- und Austrittsbereich) mit Spülwasser bedeckt. Der Spülwasserspiegel muss in den Randbereichen unter die Bandlaufebene abgesenkt werden, um bei höheren Bandgeschwindigkeiten ein übermässiges Austreten von Spülwasser aus einer Spülstufe in die nächste zu verhindern. In diesen Randbereichen tritt daher auch bei Flutungsspülen bei Bandstilistand eine Oxidation der Bandoberfläche ein.
Der zweite, die Qualität des Bandes beeinträchtigende Vorgang ist die Ablagerung von Hydrolyseprodukten an der Bandoberfläche.
Durch die fortschreitende Verdünnung des Spülwassers in den Spülzellen wird die Säurekonzentration reduziert, wodurch der pH-Wert ansteigt und es vermehrt zu einer Hydrolyse der im Spülwasser befindlichen Eisenionen kommt. Die Ablagerung dieser Hydrolyseprodukte an der Bandoberfläche verfärbt das Band (Anlaufen des Bandes) und verschlechtert die Oberflächenqualität des Produktes. Da sich die Ablagerung der Hydrolyseprodukte aber erst nach einer gewissen Verweilzeit des Bandes im sauren Medium bemerkbar macht (abhängig von pH-Wert und Temperatur), spielt dies im Normalbetrieb und bei deren Stillstand : einer Beizanlage eine untergeordnete Rolle, da die Durchlaufzeit des Bandes durch die Spülzellen üblicherweise geringer ist als die Anlaufzeit.
Bei längeren Anlagenstillständen wird dieser kritische Zeitwert des Auftretens der Hydrolysereaktionen überschritten und es müssen daher Massnahmen ergriffen werden, um ein Anlaufen zu verhindern.
In einer Methode zur Vermeidung der Hydrolysereaktionen wird die Sprühflüssigkeit gekühlt. Durch die Kühlung wird aufgrund der Temperaturabhängigkeit der Hydrolysereaktionen eine lediglich geringfügige Anhebung der kritischen Hydrolysezeit erreicht.
In einer weiteren Methode zur Vermeidung der Hydrolysereaktionen werden der Spülflüssigkeit Chemi- kalien zugesetzt, die die Hydrolysereaktionen inhibieren. Mit dem Zusatz von Chemikalien erreicht man einen wesentlich besseren Effekt als mit der Kühlung des Spülwassers, allerdings verursachen die Zusätze bei der Wiederaufbereitung der Spülwässer Probleme, wie z. B. durch die Erhöhung des CSB-Wertes des Abwassers. Nachteilig sind zudem die erhöhten. Betriebskosten durch den kontinuierlichen Einsatz dieser Zusätze.
Die EP-A-0 707 668 offenbart den Einsatz eines Gemisches eines Inertgases und Kohlendioxid zur Herstellung einer inerten Atmosphäre in den Spülzellen. Durch die Verdrängung des Luftsauerstoffes aus den Spülzellen kann die Oxidation der Bandoberfläche hintangehalten werden. Auch die Hydrolysereaktionen können durch das sich in der Spülflüssigkeit teilweise lösende COz verringert werden. Besonders nachteilig sind auch hier aufgrund der Häufigkeit von Bandstittständen die erhöhten Betriebskosten durch den Einsatz dieser Gase. sowie der beschränkte Einsatsbereich dieses Verfahrens, da die Löslichkeit von COz abhängig vom pH-Wert ist. In Spülstufen mit niedrigem pH-Wert kann daher kein C02 in Lösung gebracht werden.
Die Aufgabe der gegenständlichen Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren bereitzustellen, welches die oben erläuterten Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll das Auftrocknen des Spülwasserfilms, das zur Bildung und Ablagerung von Oxidationsprodukten auf der Bandoberfläche führt, sowie das Anlaufen des Stahlbandes bei intaktem Spülwasserfilm verhindert werden, ohne wesentliche zusätzliche Betriebs- und Investitionskosten zu verursachen.
Diese Aufgabe wird durch die gegenständliche Erfindung gelöst, welche dadurch charakterisiert ist, dass bei Bandstillstand oder geringer Bandgeschwindigkeit das Metallband bis wenigstens zur vollen Bandüberdeckung geflutet wird. Dadurch wird das Auftrocknen des Spülwasserfilmes an der Bandoberfläche, in der Folge der Zutritt von Luftsauerstoff an die Bandoberfläche und somit das Anlaufen der Bandoberfläche verhindert.
Gegenstand der Erfindung sind sowohl das erfindungsgemasse Verfahren, als auch Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.
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Diese Aufgabe wird in vorteilhafter Weise dadurch gelöst, dass für das Fluten des Metallbandes in einer Spülstufe Spülfiüssigkeit aus dem Vorlagebehalter dieser Spülstufe verwendet wird. Besonders bei noch niedrigen pH-Werten kann die"eigene"Spü) f) üssigkeit einer Spülstufe vorteilhaft für das Fluten verwendet werden.
In vorteilhafter Weise wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe weiters dadurch gelöst, dass für das Fluten des Metallbandes in einer Spülstufe Spülflüssigkeit aus dem Vorlagebehälter einer Spülstufe verwendet wird, welche dieser Spülstufe in Bandlaufrichtung vorgeordnet ist. Es ist dabei von Vorteil, dass das Metallband mit einer Spülfiüssigkeit geflutet wird, die einen niedrigeren pH-Wert aufweist, als ihn die in dieser Zelle bei normalem Anlagenbetrieb zirkulierende Spülflüssigkeit hat. Eine Ablagerung von Hydrolyseprodukten wird dadurch verhindert, da die Hydrolyseprodukte (insbesondere Fe (OH) 3) aufgrund des niedrigen pH-Wertes der für das Fluten verwendeten Spülflüssigkeit nicht ausfallen, sondern in Lösung verbleiben.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass sowohl für das Fluten des Metallbandes als auch für den normalen Spülbetrieb in einer Spülstufe die selbe Düsenanordnung verwendet wird. Diese Verfahrensvariante hat den Vorteil, dass nur geringfügige konstruktive Veränderungen an einer Spülstufe
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Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung wird für das Fluten des Metallbandes in einer Spülstufe ein eigens dafür vorgesehener Auslass zugeschaltet, wobei sowohl für das Fluten des Metallbandes als auch für den normalen Spülbetrieb die selbe Pumpe verwendet wird. Das Verwenden von ein und der selben Pumpe für das Fluten und den Sprühvorgang trägt wesentlich zur konstruktiven Vereinfachung und damit zur Kostenersparnis bei. Durch die Verwendung eines zusätzlichen Auslasses für das Fluten kann der Flutungsvorgang innerhalb kürzester Zeit durchgeführt werden, wodurch die Gefahr der Ablagerung von Hydrolyseprodukten, bzw. des Anlaufen der Bandoberfläche noch weiter verringert wird.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird in vorteilhafter Weise auch dadurch gelöst, dass für das Fluten des Metallbandes in einer oder mehreren Spülstufen ein Flutungsmedium aus einem oder mehreren eigens dafür vorgesehenen Speicherbehälter (n) verwendet wird, wobei das Flutungsmedium gegebenenfalls beim Ablassen wieder in den/die Speicherbehalter rückgeführt wird und wobei das Flutungmedium Wasser ist, welchem gegebenenfalls 0, 01 bis 5 Gewichtsprozent Zitronensäure oder Oxalsäure zugesetzt sind. Besonders in Spülzellen, in denen die Spülflüssigkeit durch fortschreitende Verdünnung bereits einen relativ hohen pH-Wert aufweist, ist es vorteilhaft, für das Fluten ein flüssiges Medium zu verwenden, dessen Konzentration an Eisenionen sehr gering, bzw. nahe Null ist.
Das Fluten des Metallbandes in einer oder mehreren Spülstufen kann in vorteilhafter Weise dadurch geschehen, dass für das Fördern des Flutungsmediums eine Pumpe verwendet wird. Eine weitere vorteilhafte Verfahrensweise für das Fluten des Metallbandes besteht darin, den/die Speicherbehälter für das Flutungsmedium derart über dem Metallband anzuordnen, dass das Flutungsmedium das Metallband unter Einwirkung lediglich der Schwerkraft zu fluten vermag. Eine eventuelle Rückführung des Flutungsmediums in den/die Speicherbehälter kann mittels einer/mehrerer Pumpen geschehen.
Im folgenden wird das erfindungsgemasse Verfahren durch die in den Zeichnungen Fig. 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiele zur Durchführung des Verfahrens näher erläutert.
Sofern nicht anders bezeichnet, bedeuten dick durchgezogene Linien dabei grundsätzlich in Betrieb befindliche Anlagenteile (geöffnete Ventile, in Betrieb befindliche Pumpen, durchflossene Leitungen), während dünn durchgezogene Linien ausser Betrieb befindliche Anlagenteile bedeuten (geschlossene Ventile, ausser Betrieb befindliche Pumpen, nicht durchflossene Leitungen).
Fig. 1 zeigt eine Spülstufe im Sprühbetrieb bei kontinuierlichem Banddurchlauf mit ausreichend hoher Geschwindigkeit.
Fig. 2 zeigt eine Spülstufe in geflutetem Zustand bei Bandstillstand oder sehr geringer Bandgeschwindigkeit.
Fig. 3 zeigt eine Spülstufe in geflutetem Zustand, wobei für das Fluten mit Spülflüssigkeit ein eigener Auslass zugeschaltet wurde.
Fig. 4 zeigt eine Durchlaufspülanlage mit zwei Spülstufen im Sprühbetrieb, wobei die Spülflüssigkeit in jeder der Spülstufen analog zu Fig. 1 geführt wird.
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Bei der in Fig. 1 mit strichlierten Linien dargestellten Spülstufe 1 wird die Spülflüssigkeit von einem Vorlagebehälter 2 über eine Leitung 3 und eine Pumpe 4 durch Spritzbalken 5 unter Druck beidseitig auf das Metallband 6 aufgebracht, welches von paarweise angeordneten Abquetschwalzen 7 in Pfeilrichtung
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durch die Spülstufe transportiert wird. Durch einen Auslass 8 im Boden des flüssigkeitsdichten Behälters 9 wird die Spülflüssigkeit wieder dem Vorlagebehälter 2 zugeführt, wobei das Absperrventil 10 geöffnet ist.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Spülstufe 1 wird die Spülflüssigkeit wie in Fig. 1 über die Düsenanordnung 5 in den Behälter 9 eingebracht. Durch Schliessen des Absperrventils 10 des Auslasses 8 wird die Spülstufe 1 und damit das Band 6 mit der eingebrachten Spulflüssigkeit geflutet.
Fig. 3 zeigt eine Spülstufe 1 in geflutetem Zustand, wobei die Spülflüssigkeit nicht wie in Fig. 2 ausschliesslich über die Düsenanordnung 5 in den Behälter 9 eingebracht wird. Ein Teil der Spülflüssigkeit wird durch einen nach der Pumpe 4 von der Leitung 3 abzweigenden Auslass 11 in den Behälter 9 eingebracht, wobei der Auslass 11 durch ein Ventil 12 absperrbar ist, um diesen Weg der Spülflüssigkeit bei normalem Spülbetrieb verhindern zu können. Durch die Verwendung eines zusätzlichen Auslasses 11 kann das Band 6 in kürzerer Zeit als in Fig. 2 geflutet werden.
Fig. 4 stellt eine Durchlaufspülanlage aus zwei hintereinander angeordneten Spülstufen 1 und 13 dar. In jeder der Spülstufen 1 bzw. 13 wird die Spülflüssigkeit von den Vortagebehättem 2 bzw. 14 über die Pumpen 4 bzw. 15 und die Leitungen 3 bzw. 16 zu den Düsenanordnungen 5 bzw. 17 gefördert und wird über die in den Böden der Behälter 9 bzw. 18 befindlichen Auslässe 8 bzw. 19 in die Vorlagebehälter 2 bzw. 14 rückgeführt. Im normalen Sprühbetrieb sind die Absperrventile 10 bzw. 20 geöffnet und die in den Leitungen 21 und 22 befindlichen Ventile 23 und 24 geschlossen.
Fig. 5 stellt die Spülstufenanordnung aus Fig. 4 in geflutete Zustand dar. Ventil 24 in Leitung 22 ist geöffnet, Pumpe 15 ist nicht in Betrieb. Das Band 6 wird in beiden Spülstufen 1 und 13 von Pumpe 4 mit Spülflüssigkeit aus dem Vorlagebehälter 2 der Spülstufe 1 über Leitung 3 und Düsenanordnung 5 bzw. Leitung 22 geflutet. Die geschlossenen Ventile 10,20 und 23 verhindern das Abfliessen der Spülflüssigkeit aus den Behältern 9 und 11. Vor Wiederaufnahme des normalen Spülbetriebs werden die Ventile 10 und 23 geöffnet, um die Spülflüssigkeit aus Behältern 9 und 18 wieder in den Vorlagebehälter 2 abfliessen zu lassen.
Fig. 6 stellt eine Spülstufe 1 im Spülbetrieb dar (analog zu Fig. 1), wobei für das Fluten ein separater Behälter 25 mit Flutungsmedium vorgesehen ist.
Der Behälter 25 ist über eine Leitung 26 mit Pumpe 27 und Ventil 28 mit dem Behälter 9 verbunden. Für die Rückführung des Flutungsmediums in den Behälter 25 ist eine vom Auslass 8 abzweigende Leitung 29 mit Ventil 30 vorgesehen. Im normalen Spülbetrieb sind jedoch die Ventile 28 und 30 geschlossen und die Pumpe 27 ausser Betrieb.
Fig. 7 zeigt die Spülstufe 1 aus Fig. 6 in geflutetem Zustand. Die Ventile 10 und 30 sind geschlossen und die Pumpe 4 ausser Betrieb. Aus dem Behälter 25 wird Flutungsmedium mit Pumpe 27 über die Leitung 26 bei geöffnetem Ventil 28 in den Behälter 9 eingebracht. Vor der Wiederaufnahme des normalen Spülbetriebs wird das Ventil 30 geöffnet, um das Flutungsmedium aus dem Behälter 9 wieder in den Behälter 25 abfliessen zu lassen.