DE10062869A1

DE10062869A1 - Verfahren und Einrichtung zum Beizen von gewalztem Metall-, insbesondere von Stahlband

Info

Publication number: DE10062869A1
Application number: DE10062869A
Authority: DE
Inventors: Rolf Buenten; Bodo Block; Rolf Brisberger; Juergen Seidel
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2000-12-16
Publication date: 2001-08-23
Also published as: KR20020077879A

Abstract

In einem Verfahren und einer Einrichtung zum Beizen von gewalztem Metall-, insbesondere von Stahlband, wird das Metallband (1) einem geregelten Beizvorgang zugeführt. DOLLAR A Um den Beizvorgang nicht nur aufgrund der üblichen Beizparameter durchzuführen, sondern zusätzliche Parameter außerhalb des Beibeckens zu berücksichtigen, wird vorgeschlagen, dass der Beizvorgang zusätzlich zu den Beizmediumparametern aufgrund von vor dem Einlaufen des Metallbandes (1) in den Beizteil (3) festgestellten und/oder gemessenen Paramtern des Coils (2) und/oder des Metallbandes (1) geregelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Beizen von Metall-, insbesondere von Stahlband, das einem geregelten Beizvorgang zugeführt wird.

Aus der DE 197 43 022 A1 ist ein Verfahren zum Beizen eines Metallbandes be kannt, das auf einer Messung in Durchlaufrichtung hinter der Beizanlage beruht und bei dem nach Defektkategorien, die das Messgerät erfasst, Beizparameter eingestellt werden, wie z. B. Temperatur der Beizflüssigkeit, Durchlaufgeschwindigkeit des Me tallbandes, der Säuregehalt in der Beizflüssigkeit, der Metallgehalt, insbesondere der Eisengehalt, Bandparameter, wie z. B. Material und geometrische Abmessungen. In sofern können die Defekte nur nachträglich festgestellt und Schlüsse auf eine gün stigere Beize gezogen werden. Die Regelstrecke erfasst somit nur die Beizanlage selbst.

Ein anderes bekanntes Verfahren (EP 0 482 725 A1) arbeitet mit turbulenten Strö mungen, die in dem Beizbehälter durch Düsen erzeugt werden. Dadurch wird ein optimales Beizergebnis bei minimalem Verbrauch an Beizmedium angestrebt. Dieses Ergebnis soll dahingehend erzielt werden, dass die Turbulenz der Strömung im Beizmedium in Abhängigkeit der Durchlaufgeschwindigkeit des zu beizenden Bandes geregelt wird. Weitergehende Wirkungen sind nicht zu erwarten.

Ein weiteres Verfahren zum Beizen eines Walzbandes in einer Beizanlage ist aus der EP 0 602 437 B1 bekannt. Das Verfahren beruht auf einer besonderen Betriebsweise mehrerer hintereinander angeschlossener Beizbecken. In den Beizbecken wird über zumindest seitlich, ober- und unterhalb der Bandlaufebene am Becken angeordnete Einspritzdüsen ein säurehaltiges Beizmedium eingespritzt, wobei die Düsen variabel angesteuert werden und das Beizmedium mit beliebig vorwählbarer Menge eingege ben wird. Dabei ist die Säurekonzentration und/oder die Mediumtemperatur und/oder die Düsenaustritts-Geschwindigkeit des Beizmediums vorwählbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Beizvorgang nicht nur aufgrund der,4 üblichen Beizparameter durchzuführen, sondern zusätzliche Parameter außerhalb des Beizbeckens zu berücksichtigen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Beizvorgang zusätzlich zu den Beizmediumparametern aufgrund von vor dem Einlaufen des Me tallbandes in den Beizteil festgestellten und/oder gemessenen Parametern des Coils und/oder des Metallbandes geregelt wird. Der Vorteil ist, die Beizparameter im voraus so einzustellen, dass Unter- oder Überbeizungen vermieden werden, dass die Säurekonzentration und die Säurezufuhr richtig eingestellt und dadurch Beizmedium ökonomisch eingesetzt wird, dass die richtige Temperatur im voraus berechnet wer den kann zusammen mit anderen voreilend einzustellenden Beizparametern. Dabei können nach dem Gießen, dem Warmumformen und nach Glühungen entfernter Zunder einer Vorentzunderung und andere Beläge schon berücksichtigt werden. Die Erfindung berücksichtigt daher auch, dass der Zunder vorgebrochen ist (über Streckbiegerichter), wobei Risse und Poren in der Zunderschicht entstehen, die die von Säure benetzte Oberfläche vergrößern. Für den Fall, dass der Zunder abrasiv oder hydromechanisch abgetragen wird, kann die im Beizprozess aufzulösende Zun dermenge verringert werden, so dass je nach Art der Vorentzunderung die Beizzeit gesenkt werden kann. Im Fall die Temperatur des Metallbandes vor dem Einlaufen in die Bei ze erhöht wird, verlängert sich die Kontaktzeit von Bandoberfläche und Beizmedium bei optimaler Beiztemperatur. Die Erwärmungsstrecke des Metallbandes wird ver kürzt und die Beizzeit sinkt. Die Beizzeit sinkt ebenfalls, wenn der Zunder laserop tisch vor dem Eintritt in die Beize abgetragen und die Menge des zu lösenden Zun ders verringert wird.

Das Verfahren wird dabei in der Art und Weise angewendet, dass der Beizvorgang aufgrund eines Aufbau-Rechenmodells mit Messwerten eines Coils voreingestellt und aufgrund eines Regelungs-Rechenmodells, das zumindest Messwerte für Zun der, Bandtemperatur, Beizmedium-Temperatur und/oder Säurekonzentration be rücksichtigt, geregelt wird. Die Zundermenge braucht z. B. nicht mehr geschätzt zu werden, wie dies bisher geschehen ist. Es findet eine Integration von zusätzlichen Zunderberechnungs-Rechenmodellen statt. Die Zielgröße einer solchen Optimierung können sein: ein minimaler Energieeinsatz, variablere Coilfolgen, beschleunigte Re aktion auf Art und Menge der Oberflächenverunreinigungen, eine Minimierung des Beizeverbrauchs und der Beizeverluste, eine Minimierung der Überbeizung und eine Minimierung der Unterbeizung. Bei regelbaren Vorentzunderungseinheiten kann über Messgeräte zur Erfassung des Zunders, dessen Schichtdicke, Form, Verteilung und Farbe bestimmt werden. Hierzu dienen exakte Berechnungs-Rechenmodelle.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass aufgrund gemessener Werte für Zunderauflagen vor dem Beizteil, Stellglieder der Beize geregelt oder nachgeregelt werden. Dadurch wird eine Regelung des Beizteils mit geringstmöglichen Übertra gungszeiten ermöglicht.

Vorteilhafterweise wird im einzelnen so vorgegangen, dass zusätzlich Messwerte zu Zunderauflagen oder Belägen in einem Bereich in Bewegungsrichtung vor dem Beizteil erfasst werden und für das Nachstellen der Steilglieder des Beizteils und/oder im Abgleich von Mess- bzw. Rechenwerten eingesetzt werden.

Weitere Parameter außerhalb des Beizteils werden dadurch berücksichtigt, dass auf grund von Bandeingangs-Informationen des Coils und der Maschineneinstellung die Reizzeiten geregelt werden.

Ein anderer Verfahrensschritt sieht vor, dass die erfassten Messwerte über die Belä ge oder den Zunder für eine Regelung einer dem Beizteil vorgeschalteten Vorbe handlungseinheit eingesetzt werden. Dadurch kann das Beizmedium aufgrund der Vorbehandlungseinheit noch genauer in seinen Parametern geregelt werden.

Dabei ist es noch vorteilhaft, dass im Abgleich mit den Mess- oder Rechenwerten die Vorbehandlungseinheit und die Stellglieder des Beizteils nachgeregelt werden.

Die Einrichtung zum Beizen von gewalztem Metall-, insbesondere Stahlband, das in Behandlungsrichtung von einem Coil einer Beizanlage zuführbar ist, für die eine Re gelung von mehreren Parametern vorgesehen ist, löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass von Coil-Messwert- oder Informationsaufnehmern über ein Aufbau-Rechen modell Messwerte über ein Regelungs-Rechenmodell auf die Stelleinheiten des Beizteils schaltbar sind. Dadurch kann der Beizteil ökonomischer und genauer gere gelt betrieben werden, was zu den genannten Vorteilen führt.

In Ausgestaltung der Einrichtung wird vorgeschlagen, dass von Coil-Messwert aufnehmern Messwerte in das Regelungs-Rechenmodell eingebbar sind. Das Auf bau-Rechenmodell nutzt hier allgemeine Eingangs-Informationen zu dem Metallband. Daraus können schon Zunderauflagen über Rechenansätze modellmäßig berechnet werden, um die langsamen und schnellen Stellglieder des Beizteils voreinzustellen oder im Abgleich nachzuregeln.

Für einen anderen Anwendungsfall ist vorgesehen, dass Messwerte eines Mess wertaufnehmers über die Beläge oder den Zunder für das Nachstellen der Stellglie des des Beizteils verwendbar sind.

Nach anderen Merkmalen ist vorgesehen, dass dem Beizteil eine Vorbehandlungs einheit vorgeschaltet ist, deren Messwerte in das Regelungs-Rechenmodell eingeb bar sind. Bei Erkennen der Notwendigkeit und durch geeignete Auswertung der Coil- Informationen und der momentanen Maschineneinstellung kann die Vorbehand lungseinheit die Beizzeit beeinflussen. Die Vorbehandlungseinheit kann eine Vor wärmeinheit, ein mechanischer, ein abrasiver, ein hydromechanischer, ein laseropti scher oder ein schwingungstechnischer Entzunderer sein.

Eine weitere Verbesserung ist dadurch gegeben, dass zwischen der Vorbehand lungseinheit und dem Beizteil eine Induktionsheizung für das Band eingeschaltet ist. Die induktive Vorwärmung des Metallbandes wird vor der Beize eingeschaltet und dient der schnellen Regelung der Metallband-Temperatur und der Einstellung der Metallband-Beiztemperatur.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Coil- und Beizanlage mit Regelung in einer Grundausführung,

Fig. 2 dasselbe Blockschaltbild in einer ersten Variante mit einem Mess wertaufnehmer,

Fig. 3 das Blockschaltbild in einer zweiten Variante mit einer Vorbehand lungseinheit,

Fig. 4 das Blockschaltbild in einer dritten Variante mit dem Messwertaufneh mer und der Vorbehandlungseinheit und

Fig. 5 das Blockschaltbild in einer vierten Variante mit dem Messwertaufneh mer, der Vorbehandlungseinheit und einer Induktionsheizung.

In der Grundausführung gemäß Fig. 1 läuft das Metallband 1 von einem Coil 2 in den Beizteil 3. Dabei werden Coil-Informationen 4 von einem Informationsaufnehmer 4a und einem Informationsaufnehmer 4b in ein Aufbau-Rechenmodell 6 und/oder in ein Regelungs-Rechenmodell 8 eingegeben und programmgemäß verarbeitet. In dem Aufbau-Rechenmodell 6 können weitere Messwerte 7 berücksichtigt werden. Da durch wird der Beizvorgang zusätzlich zu den Beizparametern aufgrund von vor dem Einlaufen des Metallbandes 1 in den Beizteil 3 innerhalb der Maschine 5 mit Stell gliedern festgestellten und/oder gemessenen Parametern des Coils 2 und/oder des Metallbandes 1 geregelt.

Aufgrund einer ersten Varianten gemäß Fig. 2 werden neben der Voreinstellung der Beizparameter zusätzlich erfasste Messwerte über die Beläge bzw. den Zunder in einer Zundererfassung 10 mit einem Messwertaufnehmer M in dem Regelungs- Rechenmodell 8 verarbeitet. Der Beizvorgang wird jeweils (Fig. 1 bis 5) aufgrund des Aufbau-Rechenmodells 6 mit Messwerten des Coils 2 voreingestellt und aufgrund des Regelungs-Rechenmodells 8, das zumindest Messwerte für Zunder, Badtempe ratur, Beizmediumtemperatur und/oder Säurekonzentration berücksichtigt, geregelt. Die zusätzlich gemessenen Werte für Zunderauflagen vor dem Beizteil 3 werden zur Regelung oder Nachregelung der Stellglieder in der Maschine 5 eingesetzt.

Aufgrund einer zweiten Variante gemäß Fig. 3 und einer geeigneten Auswertung der Coil-Information 4 erfolgt der Einsatz einer Vorbehandlungseinheit H, die die Beizzeit beeinflusst. Zusätzlich werden die langsamen und schnellen Stellglieder des Beizteils 3 im Abgleich von Mess- bzw. Rechenwerten aus dem Regelungs-Rechenmodell 8 nachgeregelt, insbesondere unter Berücksichtigung der veränderten Beizzeiten.

Gemäß Fig. 4, einer dritten Variante, werden parallel zusätzlich Messwerte zu Zun derauflagen oder Belägen durch den Messwertaufnehmer M der Zundererfassung 10 in Bewegungsrichtung 9 vor dem Beizteil 3 erfasst und für das Nachstellen der Stell glieder des Beizteils 3 und/oder im Abgleich von Mess- oder Rechenwerten einge setzt. Außerdem werden auf der Grundlage von Bandeingangs-Informationen des Coils 2 und der Maschineneinstellung die Beizzeiten geregelt. Die erfassten Mess werte über die Beläge oder den Zunder werden für eine Regelung einer dem Beizteil 3 vorgeschalteten Vorbehandlungseinheit H verwendet. Dabei werden im Abgleich mit den Mess- oder Rechenwerten die Vorbehandlungseinheit H und die Stellglieder des Beizteils 3 nachgeregelt.

Aufgrund einer vierten Variante gemäß Fig. 5 wird zusätzlich zu der Zundererfassung 10 und der Vorbehandlungseinheit H eine Induktionsheizung W zwischen dem Beiz teil 3 und der Vorbehandlungseinheit H eingeschaltet. Die Beizzeit ist als Kontaktzeit von der zu reinigenden Oberfläche und dem Beizmedium definiert, die nötig ist, um die Verschmutzung vom Metallband 1 sicher abzutragen. Die Vorbehandlungseinheit H kann auch die Vorwärmeinheit in Form der Induktionsheizung W aufnehmen. Die Vorbehandlungseinheit H weist grundsätzlich einen mechanisch, abrasiv, hydrome chanisch, laseroptisch oder schwingungstechnisch wirkenden Entzunderer auf. Eine induktive Vorwärmung des Metallbandes 1 durch die Induktionsheizung W wird vor dem Beizteil 3 eingebaut und dient der schnellen Regelung der Metallband- und der Beizmediumtemperatur.

Bezugszeichenliste

1

Metallband

2

Coil

3

Beizteil

4

Coil-Information

4

a Informationsaufnehmer

4

b Informationsaufnehmer

5

Maschine mit Stellglieder

6

Aufbau-Rechenmodell

7

Messwerte

8

Regelungs-Rechenmodell

9

Bewegungsrichtung

10

Zundererfassung
M Messwertaufnehmer
H Vorbehandlungseinheit
W Induktionsheizung

Claims

1. Verfahren zum Beizen von gewalztem Metall-, insbesondere von Stahlband, das einem geregelten Beizvorgang zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Beizvorgang zusätzlich zu den Beizmediumparametern aufgrund von vor dem Einlaufen des Metallbandes in den Beizteil festgestellten und/oder gemessenen Parametern des Coils und/oder des Metallbandes geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beizvorgang aufgrund eines Aufbau-Rechenmodells mit Messwerten eines Coils voreingestellt und aufgrund eines Regelungs-Rechenmodells, das zumindest Messwerte für Zunder, Bandtemperatur, Beizmediumtemperatur und/oder Säurekonzentration berücksichtigt, geregelt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund gemessener Werte für Zunderauflagen vor dem Beizteil, Stell glieder der Beize geregelt oder nachgeregelt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Messwerte zu Zunderauflagen oder Belägen in einem Bereich in Bewegungsrichtung vor dem Beizteil erfasst werden und für das Nachstel len der Stellglieder des Beizteils und/oder im Abgleich von Mess- bzw. Re chenwerten eingesetzt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund von Bandeingangs-Informationen des Coils und der Maschi neneinstellung die Beizzeiten geregelt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Messwerte über die Beläge oder den Zunder für eine Re gelung einer dem Beizteil vorgeschalteten Vorbehandlungseinheit eingesetzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Abgleich mit den Mess- oder Rechenwerten die Vorbehandlungsein heit und die Stellglieder des Beizteils nachgeregelt werden.

8. Einrichtung zum Beizen von gewalztem Metall-, insbesondere von Stahlband, das in Behandlungsrichtung von einem Coil einer Beizanlage zuführbar ist, für die eine Regelung von mehreren Parametern vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass von Coil-Messwert- oder Informationsaufnehmern (4a; 4b) über ein Auf bau-Rechenmodell (6) Messwerte über ein Regelungs-Rechenmodell (8) auf die Stelleinheiten des Beizteils schaltbar sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass von Coil-Messwertaufnehmern (4a; 4b) Messwerte in das Regelungs- Rechenmodell (8) eingebbar sind.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass Messwerte eines Messwertaufnehmers (M) über die Beläge oder den Zunder für das Nachstellen der Stellglieder des Beizteils (3) verwendbar sind.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Beizteil (3) eine Vorbehandlungseinheit (H) vorgeschaltet ist, deren Messwerte in das Regelungs-Rechenmodell (8) eingebbar sind.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Vorbehandlungseinheit (H) und dem Beizteil (3) eine In duktionsheizung (W) für das Band (1) eingeschaltet ist.