DE10020633A1

DE10020633A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln der Oberfläche von metallischem Bandgut, insbesondere zum Beizen von Walzgut

Info

Publication number: DE10020633A1
Application number: DE10020633A
Authority: DE
Inventors: Rolf Buenten; Bodo Block; Holger Behrens; Dirk Holthaus; Michael Haentjes; Andreas Gramer
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2001-11-08
Also published as: MXPA02006291A; TW574426B; EG22830A; CN1203214C; US7011714B2; CN1426493A; KR20020091052A; EP1276918A1; WO2001081655A1; KR100752707B1; AU6736101A; US20030000551A1; MY135420A; CA2402423A1; AU782365B2; JP2003531299A

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln der Oberfläche von metallischem Bandgut (1), insbesondere zum Beizen von Walzgut, in einem Behandlungskanal (2) mit säurehaltigem Beizmedium (3), wobei Düsenstrahlen (4) am Kanaleingang (2a) in Bandtransportrichtung (5) eingestellt werden und am Kanalausgang (2b) entgegen der Bandtransportrichtung (5) gerichtet werden, erzielt auf der Bandoberfläche einen geschlossenen Flüssigkeitsfilm mit Turbulenzen, der bis zum Kanalausgang (2b) erhalten bleibt, indem zwischen dem Kanaleingang (2a) und dem Kanalausgang (2b) zusätzliche Düsenstrahlen (4) entgegen der Bandtransportrichtung (5) gerichtet werden und indem das Auslaufen des Beizmediums (3) am Kanalausgang (2b) durch mechanische Widerstände (7) innerhalb der Transportkanalstrecke (6) weiter verzögert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln der Ober fläche von metallischem Bandgut, insbesondere zum Beizen von Walzgut, das durch einen Behandlungskanal transportiert und mit einem säurehaltigen Beizmedium in Strahlen besprüht wird, wobei die Strahlen am Kanaleingang in Bandtransportrich tung eingestellt werden und am Kanalausgang zur Bandtransportrichtung entgegen gesetzt gerichtet werden, um ein schnelles Abfließen des Beizmediums zu verhin dern.

Neben einem Behandlungsverfahren mit laminaren Beizmedium-Strömen sind Tur bulenzbeizen bekannt, bei denen sich das Metallband horizontal und flach durch ei nen Kanal bewegt. Das Metallband wird unterseitig auf Gleitsteinen abgestützt. Am Kanaleingang wird auf der Bandoberseite Beizmedium aus Düsen in Strahlen aufge sprüht, wodurch ein Beizmedienfilm auf der Bandoberseite erzeugt wird. Am Kanal ausgang wird auf der Bandoberseite ebenfalls Beizmedium in Strahlen eingesprüht, jedoch entgegen der Transportrichtung des Metallbandes, wobei der Beizmediumfilm erhalten bleibt und das Beizmedium am Austritt aus der Beize gehalten wird.

Bekannte Behandlungsverfahren betreffen im wesentlichen Einrichtungen zur Verän derung und Verbesserung der Strömungsverhältnisse im Kanal. Diese Bestrebungen zielen darauf, dass der Austausch von Beizmedium an der Bandoberfläche vergrößert wird und damit die notwendigen Beizzeiten, d. h. Verweilzeiten eines Bandober flächenelementes im Beizmedium, verringert werden.

Es ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Materialbahnen in ei ner Behandlungskammer bekannt (DE-OS 29 11 701), die im Inneren der Behand lungskammer auf die beiden Materialbahnoberflächen aufeinanderfolgende, turbu lente Ströme des Behandlungsmediums unter Druck so in einem Winkel von wesent lich kleiner als 90° und entgegengesetzt der Bahndurchlaufrichtung gelenkt werden, dass die Bahn behandelt und zugleich durch das sich bildende Mediumbett in einer etwa horizontalen Wegbahn durch die Behandlungskammer geführt wird. Die Me dienstrahlen werden jedoch nur in der angegebenen Richtung geführt. Es wird daher der Medienfilmbildung keine Beachtung geschenkt. Dadurch ist der Verbrauch an Beizmedium sehr hoch.

Das eingangs bezeichnete Verfahren ist z. B. aus der DE 40 31 234 C2 bekannt, bei dem die Behandlungsflüssigkeit oberhalb und unterhalb des Behandlungsgutes von beiden Längsseiten aus entgegengesetzt gerichtet unter einem spitzen Winkel gegen das Behandlungsgut gefördert wird.

Es ist ferner ein Verfahren bekannt (EP 0 482 725 A1), bei dem ein optimales Beiz ergebnis mit minimalem Verbrauch an Beizmedium verbunden ist, indem die Turbu lenz der Strömung im Beizmedium in Abhängigkeit von der Durchlaufgeschwindigkeit des zu beizenden Bandes geregelt wird. Dabei handelt es sich jedoch nur um ein Regelungsverfahren für einige Parameter des Beizverfahrens.

Eine doppelte Eindüsung von Beizmedium zwischen dem Kanaleingang und dem Kanalausgang ist außerdem aus der EP 602 437 A1 bekannt. Hierbei wird das Beiz medium an beiden Seiten, oberhalb und unterhalb der Bandlaufebene eingespritzt. Außer den Einspritzdüsenreihen am Kanaleingang und am Kanalausgang sind je doch keine Maßnahmen zur Führung des Beizmediums vorgesehen.

Schließlich ist es aus der DE-OS 36 29 894 bekannt, innerhalb eines Beckens einen Behandlungskanal anzuordnen, wobei zur Unterstützung der am Kanaleingang und am Kanalausgang gegenläufig gerichteten Einspritzdüsenreihen auch unterhalb der warmgewalzten Bänder Düsenreihen angeordnet sind, die jedoch lediglich die Beiz mediummenge erhöhen, aber keine Beeinflussung der Strömung darstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strömungsverhältnisse im Kanal auf der Oberfläche des Behandlungsgutes dahingehend zu verbessern, dass ein weitge hend geschlossener Flüssigkeitsfilm mit Turbulenzen entsteht und bis zum Kanal ausgang erhalten bleibt.

Die gestellte Aufgabe wird durch ein Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen dem Kanaleingang und dem Kanalausgang zusätzliche Düsenstrah len entgegen der Bandtransportrichtung gerichtet werden und dass das Auslaufen des Beizmediums am Kanalausgang durch mechanische Widerstände der Trans portkanalstrecke weiter verzögert wird. Dadurch wird ein weitgehend gleichmäßiger Flüssigkeitsfilm bei turbulenter Strömung erzielt, der bei einer Druck- und Mengenre gelung des Beizmediums eine ausreichend intensive Phase zwischen Beizmedium und Bandoberfläche schafft, ohne eine zu große Beizmediummenge zu erfordern.

Eine Vorrichtung löst die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass zwi schen dem Kanaleingang und dem Kanalausgang, zusätzliche, entgegen der Trans portrichtung gerichtete Strahlen aus Einspritzdüsenreihen vorgesehen sind und dass das Auslaufen des Beizmediums mittels etwa quer oder schräg zur Bandtrans portrichtung verlaufenden, an der Kanaldecke befestigten Ablenkelementen ge hemmt ist. Diese Maßnahmen tragen sowohl zur Verteilung des Beizmediums und zu seinem Zurückhalten gegen das Auslaufen bei als auch in einem gewissen Umfang zur Turbulenzbildung. Hierdurch wird der Medienaustausch verbessert und die Beizwirkung erhöht. Zudem sind die Menge und der Druck des eingespeisten Beiz mediums regelbar.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ablenkelemente aus an der Kanaldecke gelagerten Drossel- oder Sperrklappen bestehen. Eine querverlaufende Anordnung der Drossel- oder Sperrklappen kann die Strömung des Beizmediums in Transportrichtung verändern und behindern. Dadurch wird auch die hydrodynami sche Dichtung am Kanalausgang entlastet und gleichzeitig die erwünschte Durchwir belung erzielt. Je nach Transportgeschwindigkeit und Beizanforderungen kann durch Variation des Anstellwinkels (zum Breitenverlauf oder zur Bandoberfläche) die Strö mung beeinflusst werden.

Nach weiteren Merkmalen wird vorgeschlagen, dass die Ablenkelemente mäander förmig angeordnet sind. Dabei kann ein Querschott angeordnet sein, das an einer Seite des Beizbeckens gelagert ist und auf der anderen Seite, ähnlich einem Ruder, eine Querströmung erzeugt.

Einen andere Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass die Ablenkelemente aus hydrodynamisch wirkenden Schottwänden bestehen, die gegen einen am Kanalbo den angebrachten Gleitstein mit Abstand der Banddicke und der Strömungshöhe an stellbar sind. Auch dadurch entstehen eine Druckentlastung und eine Turbulenz in Bandoberflächennähe. Druck und Beizmediummenge können durch die durch die Schottwand hindurch geleitete Beizmediummenge geregelt werden. Dasselbe gilt für eine Durchleitung von Beizmedium durch die Gleitsteine.

Hierzu ist es noch vorteilhaft, dass die auf dem Kanalboden (oder Beizbecken) befe stigten Gleitsteine mit einem Durchflussprofil versehen sind. Bei Austritt des Beizme diums wird jeweils ein hydrodynamischer Gleitfilm zwischen Bandoberfläche und Dü senrand erzeugt. In dieser Schicht entsteht eine sehr hohe Strömungsgeschwindig keit. Bei durchlaufenden Planheitsfehlern kann die Einspritzdüsenreihe angehoben werden, wobei ein lokal erhöhter Druck bei vermindertem Trennfilm entsteht. Diese Ausbildung der Einspritzdüsenreihen in einem Querschott bremst die Beizmedium strömung auf der Bandoberseite ab. Die hydrodynamische Dichtung am Kanalaus gang wird entlastet.

Die Beeinflussung der Strömung kann, wie auf der Bandunterseite, ebenfalls auf der Bandoberseite vorgenommen werden. Hierzu ist vorgesehen, dass die Ablenkele mente aus an der Kanaldecke und am Kanalboden befestigten, in Bandtrans portrichtung jeweils zueinander versetzten Gleitsteinen bestehen. Hierdurch wird bei Erhöhung der Bandgeschwindigkeit ebenfalls die Strömungsgeschwindigkeit auf der Ober- wie an der Unterseite angehoben. Die Anordnung der Gleitsteine kann dabei wiederum mäanderförmig oder aber auch parallel oder schräg sein.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zwischen der Kanaldecke und auf unteren Gleitsteinen aufliegendem Bandgut von außen antreibbare, entge gen der Transportrichtung rotierende Rührelemente vorgesehen sind. Die Rührele mente lenken die Strömung ebenfalls ab. Außerdem können solche Rührelemente in vielfältiger Ausbildung eingesetzt werden. Dabei erhöhen die Rührelemente die Re lativgeschwindigkeit des Beizmediums und dem Bandgut während des gesamten Beizedurchlaufs im Vergleich zu herkömmlichen Bauarten.

Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass die Rührelemente jeweils aus einem zylindrischen Körner mit an dessen Umfang angebrachten Schaufeln gebildet sind. Dabei entsteht eine turbinenradähnliche Gestaltung, die große Mengen von Beizmedium bewegen kann.

Entsprechende Kanalquerschnitte lassen sich ferner dadurch erzielen, indem die Rührelemente jeweils gegenüber einem unteren Gleitstein angeordnet sind.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Beizkanallängsschnitt mit entgegen zur Bandtransportrichtung eingestellten Einspritzdüsenreihen,

Fig. 2 denselben Bandkanallängsschnitt mit Ablenkelementen,

Fig. 2A eine zu Fig. 2 gehörende Draufsicht,

Fig. 3 den Bandkanallängsschnitt in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 3A eine Einzelheit aus Fig. 3 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 4 den Bandkanallängsschnitt in einer dritten Ausführungsform,

Fig. 4A die zu Fig. 4 gehörende Draufsicht,

Fig. 5 den Bandkanallängsschnitt in einer vierten Ausführungsform und

Fig. 5A eine Einzelheit des Rührelements aus Fig. 5 in vergrößertem Maßstab.

Die Vorrichtung zur Behandlung der Oberfläche von metallischem Bandgut 1, insbe sondere zum Beizen von Walzgut, wird durch einen Behandlungskanal 2 in einem Beizbecken dargestellt. Das Bandgut 1 wird durch den Behandlungskanal 2 mittels an einem Kanaleingang 2a und am Kanalausgang 2b angeordneten Transportwal zenpaare geführt. Dabei wird das Bandgut 1 mit einem säurehaltigen Beizmittel 3 zum Entzundern in Strahlen besprüht, die aus mehreren Balken mit Einspritzdüsen reihen 4a austreten. Die Strahlen 4 sind am Kanaleingang 2a in Bandtransportrich tung 5 eingestellt und am Kanalausgang 2b entgegen zur Bandtransportrichtung 5, um ein schnelles Abfließen des Beizmediums 3 zu hemmen.

Gemäß Fig. 1 sind in einer Transportkanalstrecke 6 von dem Kanalausgang 2b her zusätzliche, entgegen der Bandtransportrichtung 5 gerichtete Strahlen 4 mit Ein spritzdüsenreihen 4a vorgesehen.

Hierzu gehören gemäß Fig. 2 das Auslaufen des Beizmediums 3 hemmende und das Beizmedium 3 flächenhaft verteilende, etwa quer oder schräg zur Bandtransport richtung 5 verlaufende, an der Kanaldecke 2c befestigte Ablenkelemente 8. Diese Ablenkelemente 8 können nach einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 aus an der Kanaldecke 2c dreh- oder schwenkbare Drossel- oder Sperrklappen 9 gebil det sein. Solche Ablenkelemente 8 bilden jeweils innerhalb einer Transportkanalstrecke 6 einen mechanischen Widerstand 7. Dabei können die mechani schen Widerstände 7 gemäß Fig. 2A in Form der Ablenkelemente 8 mäanderförmig angeordnet sein.

In den Fig. 3 und 3A ist eine zweite Ausführungsform dargestellt. Die Ablenkele mente 8 sind aus hydrodynamisch wirkenden Schottwänden 10 aufgebaut. Diese Schottwände 10 sind sowohl an der Kanaldecke 2c als auch auf dem Kanalboden 2d und zwar jeweils sich in Paaren gegenüberliegend vorgesehen. Wie Fig. 3A größer zeigt, wird der Strahl 4 jeweils im Zentrum der Schottwand 10 eines unteren Gleit steins 11 und eines oberen Gleitsteines 14 gebildet. Durch den Abstand des oberen Gleitsteins 14 vom unteren Gleitstein 11 entsteht eine Strömungshöhe 12, die durch ein Durchflussprofil 13 beeinflusst werden kann. Der Abstand des oberen Gleitsteins 14 und des unteren Gleitsteins 11 wird durch diese beidseitige Strömungshöhe 12 und durch die Banddicke 1a des metallischen Bandgutes 1 bestimmt.

Eine dritte Ausführungsform ergibt sich aus den Fig. 4 und 4A. Dort bestehen die Ablenkelemente 8 jeweils aus an der Kanaldecke 2c und aus einem am Kanalboden 2d befestigten, in Bandtransportrichtung 5 jeweils zueinander versetztem, unteren Gleitstein 11 und dem oberen Gleitstein 14, die einen vollen Querschnitt aufweisen. Diese Gleitsteine 11 und 14 können gemäß Fig. 4A durch in gleichen Gruppen in Bandtransportrichtung 5 versetzten Konfigurationen angeordnet werden, um eine Verteilung und eine Verwirbelung des Beizmediums zu erzeugen.

Die Fig. 5 und 5A zeigen eine vierte Ausführungsform der Ablenkelemente 8. Zwi schen der Kanaldecke 2c und auf unteren Gleitsteinen 11 aufliegendem Bandgut 1 ist eine Vielzahl von von außen drehantreibaren Rührelementen 15 vorgesehen. Die Rührelemente 15 besitzen jeweils einen zylindrischen Körper 16 und am Zylinder umfang 16a befestigte Schaufeln 17 ähnlich einem Turbinen- oder Wasserrad. Dabei sind solche Rührelemente 15 jeweils gegenüber einem unteren Gleitstein 11 ange ordnet.

Bezugszeichenliste

1

metallisches Bandgut

1

a Banddicke

2

Behandlungskanal

2

a Kanaleingang

2

b Kanalausgang

2

c Kanaldecke

2

d Kanalboden

3

Beizmedium

4

Düsenstrahlen

4

a Einspritzdüsenreihen

5

Bandtransportrichtung

6

Transportkanalstrecke

7

mechanischer Widerstand

8

Ablenkelemente

9

Drossel- oder Sperrklappe

10

Schottwand

11

untere Gleitsteine

12

Strömungshöhe

13

Durchflussprofil

14

obere Gleitsteine

15

Rührelement

16

zylindrischer Körper

16

a Zylinderumfang

17

Schaufeln

Claims

1. Verfahren zum Behandeln der Oberflächen von metallischem Bandgut, insbe sondere zum Beizen von Walzgut, das durch einen Behandlungskanal trans portiert und mit einem säurehaltigen Beizmedium in Strahlen besprüht wird, wobei die Strahlen am Kanaleingang in Bandtransportrichtung eingestellt wer den und am Kanalausgang zur Bandtransportrichtung entgegengesetzt ge richtet werden, um ein schnelles Abfließen des Beizmediums zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kanaleingang und dem Kanalausgang zusätzliche Dü senstrahlen entgegen der Bandtransportrichtung gerichtet werden und dass das Auslaufen des Beizmediums am Kanalausgang durch mechanische Wi derstände innerhalb der Transportkanalstrecke weiter verzögert wird.

2. Vorrichtung zur Behandlung der Oberfläche von metallischem Bandgut, insbe sondere zum Beizen von Walzgut, das durch einen Behandlungskanal trans portierbar und mit dem säurehaltigen Beizmedium in Strahlen besprühbar ist, wobei die Strahlen am Kanaleingang in Bandtransportrichtung eingestellt sind und am Kanalausgang zur Bandtransportrichtung entgegengesetzt gerichtet sind, um ein schnelles Abfließen des Beizmediums zu hemmen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kanaleingang (2a) und dem Kanalausgang (2b) zusätzli che, entgegen der Bandtransportrichtung (5) gerichtete Strahlen (4) aus Ein spritzdüsenreihen (4a) vorgesehen sind und dass das Auslaufen des Beiz mediums (3) mittels etwa quer oder schräg zur Bandtransportrichtung (5) ver laufenden, an der Kanaldecke (2c) befestigten Ablenkelementen (8) gehemmt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkelemente (8) aus an der Kanaldecke (2c) gelagerten Drossel- oder Sperrklappen (9) bestehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkelemente (8) mäanderförmig angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkelemente (8) aus hydrodynamisch wirkenden Schottwänden (10) bestehen, die gegen einen am Kanalboden (2d) angebrachten Gleitstein (11) mit Abstand der Banddicke (1a) und der Strömungshöhe (12) anstellbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Kanalboden (2d) befestigten Gleitsteine (11) mit einem Durchflußprofil (13) versehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkelemente (8) aus an der Kanaldecke (2c) und am Kanalboden (2d) befestigten, in Bandtransportrichtung (5) jeweils zueinander versetzten Gleitsteinen (11; 14) bestehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kanaldecke (2c) und auf unteren Gleitsteinen (11) auflie gendem Bandgut (1) von außen antreibbare, entgegen der Bandtrans portrichtung (5) rotierende Rührelemente (15) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührelemente (15) jeweils aus einem zylindrischen Körper (16) mit an dessen Umfang (16a) angebrachten Schaufeln (17) gebildet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührelemente (15) jeweils gegenüber einem unteren Gleitstein (11) angeordnet sind.