AT407755B

AT407755B - Verfahren zum beizen von edelstahl

Info

Publication number: AT407755B
Application number: AT0121798A
Authority: AT
Inventors: Brigitta Wasserbauer; Edgar Braun; Gerald Dipl Ing Dr Maresch
Original assignee: Andritz Patentverwaltung
Priority date: 1998-07-15
Filing date: 1998-07-15
Publication date: 2001-06-25
Also published as: KR100592567B1; ATA121798A; KR20000011310A; EP0972854B1; EP0972854A3; US6250314B1; EP0972854A2; TW475008B; DE59912005D1; ES2242330T3

Description


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   Die Erfindung betnfft ein Verfahren zum Beizen von Edelstahl, wobei unter Edelstahl die   Qllall-   täten AISI 200,300 und 400 nach den US Normen verstanden werden
Das Beizen von Normalsiahl mit Salzsäure hat sich in den letzten Jahren weltweit durchgesetzt und wird praktisch in allen Landern und Stahlwerken benutzt Beim Beizen von Edelstahl gat es 
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 nicht möglich ist. Es hat sich jedoch als überraschender Effekt gezeigt, dass sehr wohl auch mit Salzsaure ein Beizeffekt erzielbar ist Die notwendigen Beizzeiten zum Erzielen einer   zunderfreien   Oberfläche sind jedoch im Verhältnis zum Normalstahl extrem lang So wird ein Stahlband der Qualität St 12 in maximal 30 sec bei 80  C gebeizt, ein vergleichbares Band der Qualitat AlSi 409 benötigt bei 90  C bis zu 10 Minuten.

   Diese extrem langen   Eeizzeiten   sind fur den praktiscien Betrieb unbrauchbar, da die notwendigen Beizanlagen zu lange werden würden. 



   So ist z B aus der DE 27 36 255 A1 ein Verfahren bekannt das die Zugabe von   Eisenchlc   nd- losung zum Beizbad beschreibt, um einen rascheren   Beizangriff   zu ermöglichen 
Die GB 444 865 A beschreibt das Beizen von Edelstahl in Salzsäure gemeinsam mit bis zu 10 % Salpetersäure, wobei in geringen Mengen ein Oxidationsmittel zugegeben werden kann, allerdings nur gemeinsam mit einer heterozyklischen organischen Stickstoffverbindung Es vird betont, dass die Zugabe des Oxidationsmittels nicht besonders kritisch ist und es fehlt auch der lln- weis, dass eine bestimmte Konzentration an Fe3+ im Bad einzuhalten ist 
Die GB 889 571 A beschreibt ein Beizbad bestehend aus Salzsäure, Salpetersäure und einem Zusatz von einer oberflächenaktiven Substanz,

   bestehend aus ir der Hauptsache Ethylenoxid 
Weiters beschreibt die US 5 061 321 das Beizen von   Elektroblech   in Abhängigkeit von der Wickeltemperatur des Warmbandes Es ist jedoch kein Hinweis auf Zugabe eines Oxidationsmi tels oder Einstellung eines bestimmten Fe3+ Gehalts in der verwendeten   Beizsäure zu   finden 
Als überraschender Effekt hat sich gezeigt, dass bei Zugabe eines Oxidationsmittels zur /er- wendeten Salzsaure beim Beizen diese Beizzeit auf 50 % der vorhergehenden Zeit verkurzt wer- 
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 det werden Als Mass für die Zugabe wird dabei die Oxidation des in der Beizsaure vorhandenen und durch den   Beizangriff   gelosten Eisens zu   Fe(III)-chlond   verwendet 
Diese Konzentration muss nach der vorliegenden Erfindung mindestens ein Drittel,

   vorzugs- weise aber die Hälfte der durch den Beizangriff gelösten Metalle betragen um einen entsprechen- den Effekt in Bezug auf Beizzeit zu erzielen 
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 von Salzsäure bei Temperaturen von mindestens 40  C bis zu maximal dem Siedepunkt einer azeotropen Salzsäure behandelt und ein Oxidationsmittel der wässrigen Salzsaure zugesetzt wird wobei die Zugabe so erfolgt, dass mindestens ein Drittel, vorzugsweise die Hälfte der beim Bei;:an- gnff gelösten Stoffe in Form von   Fe(III)-chlorid   vorliegt 
Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass als Oxidationsmit- tel eine oder mehrere Substanzen aus folgenden Verbindungen   Salpetersäure,   Chlor, Wassers:

  off- 
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 erstoffverbindungen wie Cr03 und Fe(III)-chlorid verwendet wird 
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gehal an 
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Ausführungsbeispiele: 
Beispiel 1 
An einer Beizanlage, bestehend aus 3 Beizbottichen mit je 20 m Lange wurden mit einem Edel- stahlband der Qualität AISI 409 Beizversuche durchgeführt Die Betriebsbedingungen fur die Anla- ge waren   1 Beizbottich. 216 g Summe HCI, 85 g Eisen gelost, davor 84 g als Fe2+ und ca 1 g Fe3+ 9 g   
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Temperatur in allen Beizbottichen 80  C 2  C. Die Beizsäuren wurden dabei mit einer Menge von 150 m3/h aus den Beizbottichen zugeordneten Zirkulationstanks in den Beizbottich gepumpt und diese Menge lief über die Abläufe wieder in den Zirkulationstank zurück. 



   Das erste Band wurde mit 30 m/min durch die Beizbottiche bewegt (Beizzeit 120 sec. ) und war nach der Beize nahezu ungeheizt. Das gleiche Band wurde ein weiteres Mal durch die Beizbottiche gezogen und war danach erst zu ca. 50 % entzundert. Erst nach einem weiteren Transport durch die Beizbottiche, diesmal mit einer Geschwindigkeit von 15 m/min war das Band zunderfrei. Die gesamte Beizzeit betrug daher 480 sec. 



   Beispiel 2 
Vor dem nächsten Bund wurde durch Einleiten von gasförmigem Chlor in die Zirkulationstanks bzw. in die Beizbottiche die Konzentration an   Fe(III)-chlorid   in den Beizbottichen auf folgende Werte eingestellt: 
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   3. Beizbottich : g Summe HCI, 35 g Eisen gelöst, davon 22 g als Fe2+, 13 g als Fe3+, 4 g   Cr3+/l
Temperatur in allen Beizbottichen 80 C¯ 2  C. 



   Auch bei der reduzierten Geschwindigkeit von 15 m/min musste das Band zwei Mal durch die Beizbottiche transportiert werden, um eine vollständig zunderfreie Oberfläche zu erzielen. Die gesamte Beizzeit betrug daher unverändert 480 sec. 



   Beispiel 3
Die Konzentration an Fe(III)-chlorid wurde daher vor dem nächsten Bund durch Zugabe von Wasserstoffperoxid in die Saugleitungen der Kreislaufpumpen weiter erhöht und auf folgende Werte eingestellt: Cr3+/l Beizbottich : 216 g Summe   HCI,   85 g Eisen gelöst, davon 38 g als Fe2+und ca. 47 g Fe3+, 9 g 
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   3. Beizbottich : g Summe HCI, 35 g Eisen gelöst, davon 15 g als Fe2+, 20 g als Fe3+, 4 g Cr3+11   
Temperatur in allen Beizbottichen 80  C 2  C. 



   Bereits nach dem ersten Durchlauf durch die Beizbottiche war das Band bei einer Geschwin- digkeit von 15 m/min, zunderfrei. Die gesamte Beizzeit betrug bei diesem Versuch nur 240 sec. 



   Beispiel 4 
Durch weitere Zugabe von Oxidationsmitteln, so dass alles Eisen in Form von   Fe(III)-chlorid   vor- lag, konnte die Beizzeit nicht mehr wesentlich verkürzt werden. Das Diagramm in Fig. 1 zeigt die Ergebnisse dieser Versuche mit der entsprechenden Beizzeitverkürzung gemäss den Beispielen 1, 2,3 und 4. 



   Durch eine Erhöhung der Beiztemperatur auf 90  C konnte die Geschwindigkeit auf 18 m/min. bei den oben angegebenen Konzentrationen gesteigert werden, so dass die gesamte Beizzeit im Beispiel 3 nur mehr 200 sec. betrug. Die Versuche wurden mit den Beizsäuren wie in den Beispie- len 1,2, 3 und 4 angegeben gemacht, wobei die Temperatur auf 90  C erhöht wurde. (Fig. 2) 
Weitere Versuche mit Zugabe von anderen Oxidationsmitteln zeigten, dass mindestens 50 % der gelösten Metalle als   Fe(III)-chlorid   vorliegen müssen, um eine entsprechende Reduktion der Beizzeit zu erzielen. So ergab zum Beispiel der Zusatz von Perchlorsäure zu den Beizbottichen in jeweils 10 Vol. % der vorhandenen Menge eine Reduktion der Beizzeiten gemäss Fig. 3. 



   Als besonders vorteilhaft hat es sich auch bei den Versuchen herausgestellt, die Konzentratio- nen laufend zu überwachen, um sicherzustellen, dass stets ausreichend Oxidationsmittel dem Beizbad zugegeben wird. 

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  Versuche mit anderen Edelstahlbändern der Qualitäten AISI 304 316 sowie AISI 430 ergaben 
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 sind in den Diagrammen in Fig 4 und Fig. 5 zusammengefasst 
In einer weiteren Serie von Versuchen wurden zwischen den einzelnen Beizbottichen Bursten installiert, die die Oberflache des Bandes vom lose anhaftenden Zunder befreiten Dadurch konnte generell bei allen Versuchen eine weitere Reduktion der Beizzeit von 5 - 10 % erreicht werden Als besonders vorteilhaft haben sich dabei Bursten erwiesen, die in ihren Borsten abrasive Partike wie Siliziumcarbid oder Aluminiumoxid eingebettet hatten 
PATENTANSPRÜCHE 
1 Verfahren zum Beizen von Edelstahl, dadurch gekennzeichnet,

   dass der Edelstahl in einer wassrigen Lösung von Salzsäure bei Temperaturen von mindestens 40  C bis zu maximal dem Siedepunkt emer azeotropen Salzsäure behandelt und ein Oxidationsmittel der wassrl- gen Salzsäure zugesetzt wird, wobei die Zugabe so erfolgt, dass mindestens ein Drittel, 
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Claims

vorliegt
2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Oxidationsmittel eine :)der EMI3.3 Basis des Messwertes eingestellt bzw geregelt wird 5. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe EMI3.4 6 Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe EMI3.5 erfolgt 7 Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe des Oxidationsmittels in die Saugleitung der Umwälzpumpe jedes einzelnen Beizbot ichs erfolgt 8 Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe des Oxidationsmittels in den jeden Beizbottich zugeordneten Zirkulationstank erfolgt 9.

Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Burs- ten, die zwischen den einzelnen Beizbottichen installiert sind, die Oberflache des Ba ides mechanisch gereinigt wird HIEZU 2 BLATT ZEICHNUNGEN