DE102006042416A1

DE102006042416A1 - Verfahren zum Beizen von Metallbändern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102006042416A1
Application number: DE200610042416
Authority: DE
Inventors: Markus Jaenecke
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2026-09-07
Also published as: DE102006042416B4

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zum Beizen von Metallbändern, bei dem ein Metallband einer Beizstrecke zugeführt und entlang dieser transportiert wird und hier mit Beizflüssigkeit einer Betriebstemperatur in Kontakt gebracht wird, wobei der Beizstrecke frische Beizflüssigkeit zugeführt wird und verbrauchte Beizflüssigkeit abgeführt wird, den Energieverbrauch zu reduzieren. Gelöst wird diese Aufgabe verfahrensmäßig dadurch, dass vor Eintritt des Metallbandes in die Beizstrecke dieses mit der aus der Beizstrecke abgeführten Beizflüssigkeit derart beaufschlagt wird, dass bei diesem Kontakt Wärmeenergie von der Beizflüssigkeit auf das Metallband übergeht und dieses vorwärmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beizen von Metallbändern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
Bei Metallbändern bilden sich im Laufe der Herstellungs- und Bearbeitungsprozesse störende Beläge und Ablagerungen, beispielsweise durch Oxidation.
Diese werden in Beizstrecken durch den intensiven Kontakt mit Beizflüssigkeit entfernt. Zur Erzielung eines optimalen Ergebnisses, muss die Beizflüssigkeit eine hohe Reaktivität aufweisen und hierzu in einem bestimmten Temperaturbereich gehalten werden. Dieser liegt im allgemeinen über der Raumtemperatur, so dass eine kontinuierliche und kostenintensive Energiezufuhr erforderlich ist.
Aus der DE 100 30 853 A1 , der WO 02/09177 oder der JP 7197282 sind verschiedene Beizstrecken bekannt.
Im Allgemeinen wird das Metallband in Spül- und/oder Tauchbädern in intensiven Kontakt mit der Beizlösung gebracht. In den meisten Anwendungen werden die Beizlösungen in verschiedenen Stufen (Kaskaden) mit dem Beizgut in Kontakt gebracht, wobei üblicherweise die Beizlösung in den Kaskaden entgegen der Bandlaufrichtung geführt, so dass eine optimale Ausnutzung der Lösung erfolgt. Die frische Beizlösung mit einem geringen Metallgehalt wird in den letzten Behandlungsbehälter aufgegeben und die gesättigte Beizlösung mit einem hohen Metallgehalt wird am ersten Behandlungsbehälter entsorgt. Neben der Beizmittelführung in Kaskaden kommen auch Systeme zum Einsatz, die die Beizlösung Chargenweise je Behandlungsbehälter nutzen.
Die Beizlösung wird auf eine bestimmte Behandlungstemperatur gebracht. Bei dieser Behandlungstemperatur reagiert die Beizlösung am schnellsten und die erforderliche Behandlungsdauer ist minimal. Üblicherweise haben die zu behandelnden Metallbänder beim Eintritt in die Beizanlage eine Temperatur, die der Umgebungstemperatur entspricht. Daraus folgt, dass die erste Zeit in den Beizbecken zur Aufwärmung des Metallbandes dient.
Diese Aufwärmzeit geht anteilig als Beizzeit verloren. Hingegen wird die gesättigte Beizlösung, die in einem Kreislauf mit dem Metallband in Kontakt gebracht wird, mit einer Temperatur, die nur knapp unter der Behandlungstemperatur liegt entsorgt, d. h. die Abbeize wird beim bisherigen Stand der Technik ungekühlt aus dem System gepumpt.
Nachteilig ist somit, dass dem System wird über die Entsorgung der Altbeize eine große Wärmemenge entzogen wird und dass die erste Zeit in der Beizlösung zur Aufwärmung der Metallbänder dient und damit anteilig als Beizzeit verloren geht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beizen von Metallbändern zu schaffen, mit dem der Energieverbrauch reduziert werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe verfahrensmäßig mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie mit der Vorrichtung nach Patentanspruch 7.
Die Altbeize, die hier als abgeführte Beizflüssigkeit bezeichnet wird, ist durch die von der Oberfläche des Metallbandes entfernten Beläge angereichert und befindet sich im Wesentlichen auf der Betriebstemperatur. In diesem Zustand ist sie immer noch sehr reaktiv und greift auch die Wände von Transport- und Lagerungsbehältern an. Durch den direkten Kontakt zu dem Metallband vor dessen Eintritt in die Beizstrecke kann Wärmeenergie von der abgeführten Beizflüssigkeit auf das Metallband übergehen. Das Metallband, das sich vorher im allgemeinen auf Raumtemperatur befindet, wird somit vorgewärmt. Bei Eintritt in die Beizstrecke entzieht es aufgrund der Vorwärmung durch die abgeführte Beizflüssigkeit der eigentlichen Beizflüssigkeit weniger Wärme, so dass eine geringere Energiezufuhr benötigt wird, um diese auf der Betriebstemperatur zu halten. Zudem können aufgrund der Vorwärmung die chemischen Prozesse an dem Metallband schon nach Durchlaufen einer sehr viel geringeren Transportstrecke innerhalb der Beizstrecke einsetzen. Dies ermöglicht eine schnellere Transportgeschwindigkeit des Metallbandes oder eine Reduzierung der Beizstrecken-Länge. Beides führt zu weiteren Kosteneinsparungen.
Die abgeführte Beizflüssigkeit erfährt einen Abkühlungseffekt. Dies wirkt sich positiv auf die Transport- und Lagerungseigenschaften aus.
Erfindungsgemäß wird in einem vor der Beizstrecke installiertem Behandlungsbehälter (Rekuperatortank) das einlaufende Metallband mittels Altbeize, also der aus der Beizstrecke abgeführten Beizflüssigkeit, vorgewärmt. Die Altbeize kann über Spritzbalken quer über die Bandbreite auf die Ober- und Unterseite aufgespritzt werden. Dabei kommt es zu einem intensiven Kontakt zwischen Altbeize und Metallband und somit zu einem Wärmeübergang. Die Altbeize gibt ihre Wärme an das Metallband ab.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind somit darin zu sehen, dass das Band aufgewärmt wird und vorgewärmt in die Beizstrecke läuft. Der eigentliche elektrochemische Beizprozess kann früher starten, da die Aufheizzeit entfällt.
Die zu entsorgende Altbeize wird in dem Rekuperatortank abgekühlt und kann mit einer niedrigeren Temperatur abgepumpt werden. Der Transport und die Lagerung der Altbeize sind somit wesentlich ungefährlicher und wirtschaftlicher. Bei einer niedrigeren Temperatur ist die Aggressivität der Beize deutlich geringer, was auch zu einer längeren Lebensdauer aller Materialien, die mit der Abbeize in Kontakt sind, führt.
Die zugeführte Wärme wird somit besser ausgenutzt und die effektive Behandlungszeit beim eigentlichen Beizvorgang verlängert.
Das einlaufende Metallband wird – wie erwähnt – mittels der abgeführten Beizflüssigkeit in dem Rekuperator vorgewärmt und die Altbeize dabei gekühlt. Da die gleiche Beizlösung wie im Prozess verwendet wird, kann sich bereits ein elektrochemisches Potential bilden und eine Verdünnung der Beizlösung in den Poren der Zunderschicht wird vermieden.
Der Beizrekuperator läßt sich auch als Rückfahrspüle benutzen, so dass die zusätzliche Baulänge des Beizteils vernachlässigbar ist. Beim Rückfahrbetrieb wird das Spülwasser nicht in den Beizkreislauf geleitet und somit eine Verdünnung der Beizlösung verhindert. Im Falle eines Rücktransportes des Metallbandes aus der Beizstrecke besteht die Gefahr, dass die Anlage vor der Beizstrecke mit Beizflüssigkeit verunreinigt wird. Für diesen Fall kann in der Einrichtung, durch die das Metallband im Falle eines Rücklaufes hindurch transportiert wird, eine Rücklaufspüle integriert sein. Diese spült Beizflüssigkeit von der Metallbandoberfläche, falls das Metallband rückwärts transportiert wird. Die Rücklaufspüle kann beispielsweise Düsen aufweisen, die Reinigungsflüssigkeit auf des Metallband sprühen. Die Integration der Rücklaufspüle in der Einrichtung an Stelle der Integration in die Beizstrecke hat zudem den Vorteil, dass die Beizflüssigkeit nicht verdünnt wird durch die Reinigunsflüssigkeit.
Zusammengefasst ergibt sich:

a.) Optimale Ausnutzung der Wärmeenergie (geringere Wärmeleistung erforderlich)
b.) Verbesserte Beizleistung bei gleicher installierten Wärmeleistung (durch Vorwärmung und -beizung)
c.) Kühlung der Abbeize (sicheres und einfaches Handling)
d.) Kombinierbar mit Rückfahrspüle
e.) Geringer Platzbedarf

Die Erfindung soll nachfolgend an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert werden.
Mit 1 ist darin ein Rekuperator mit einer integrierten Rückfahrspüle bezeichnet. Der eigentliche, nachgeordnete Beiztank ist mit 2 bezeichne, ein Wasseranschluss mit 3. Aus dem Beiztank gelangt die Altbeize, also die abgeführte Beizflüssigkeit, bei 9 in den Rekuperator 6. Über eine Kreislaufpumpe 7 und den Vorlauf 13 wird die abgeführte Beizflüssigkeit Sprühbalken 12 zugeführt. Mit 13 sind Sprühbalken für die Rückfahrspüle bezeichnet. Das Metallband 10 durchläuft die Einrichtung in der durch einen Pfeil dargestellten Richtung.
Mit 8 sind Abquetschrollen bezeichnet. Der Rücklauf zum Rekuperator 6 ist mit 14 angedeutet und eine Abführung zur Entsorgung der dann abgekühlten und nicht weiter zu verwendenden Beizflüssigkeit mit 5.
15 soll Sprühbalken für die Beize andeuten, während 4 einen Rücklauf zum Beizkreislauf bezeichnet.

Claims

Verfahren zum Beizen von Metallbändern, bei dem ein Metallband einer Beizstrecke zugeführt und entlang dieser transportiert wird und hier mit Beizflüssigkeit einer Betriebstemperatur in Kontakt gebracht wird, wobei der Beizstrecke frische Beizflüssigkeit zugeführt wird und verbrauchte Beizflüssigkeit abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor Eintritt des Metallbandes in die Beizstrecke dieses mit der aus der Beizstrecke abgeführten Beizflüssigkeit derart beaufschlagt wird, dass bei diesem Kontakt Wärmeenergie von der Beizflüssigkeit auf das Metallband übergeht und dieses vorwärmt.
Verfahren zum Beizen von Metallbändern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband durch Eintauchen in die abgeführte Beizflüssigkeit mit dieser in Kontakt gebracht wird.
Verfahren zum Beizen von Metallbändern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband durch Besprühen mit der abgeführten Beizflüssigkeit in Kontakt gebracht wird.
Verfahren zum Beizen von Metallbändern nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeführte Beizflüssigkeit auf die Ober- und Unterseite des Metallbandes gesprüht wird.
Verfahren zum Beizen von Metallbändern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband mit der abgeführten Beizflüssigkeit in einem Rekuperatortank in Kontakt gebracht wird.
Verfahren zum Beizen von Metallbändern nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeführte Beizflüssigkeit nach der Kontaktierung mit dem Metallband zu ihrer Entsorgung zeit-, niveau- oder temperaturgesteuert abgeführt wird.
Beizanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Beizstrecke, durch welche ein Metallband transportier- und mit einer temperierten Beizflüssigkeit in Berührung bringbar ist und die über eine Zu- und eine Abführung für neue bzw. verbrauchte Beizflüssigkeit verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass der Beizstrecke eine Einrichtung vorgelagert ist, durch welche das Metallband vor Eintritt in die Beizstrecke transportierbar ist und in welcher Mittel vorhanden sind, um das Metallband mit der aus der Beizstrecke abgeführten Beizflüssigkeit zu beaufschlagen.
Beizanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ein Rekuperatortank ist.
Beizanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die Einrichtung eine Rückfahrspüle integriert ist.
Beizanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung Spritzbalken quer zur Transportrichtung aufweist zum Versprühen der abgeführten Beizflüssigkeit.
Beizanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Pumpvorrichtung aufweist, die zeit-, niveau- oder temperaturgesteuert die in die Einrichtung eingeführte und vorher von der Beizstrecke abgeführte Beizflüssigkeit nach der Beaufschlagung des Metallbandes aus der Einrichtung zur Entsorgung abpumpt.