DE10200954A1

DE10200954A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung eines insbesondere bandförmigen Behandlungsgutes

Info

Publication number: DE10200954A1
Application number: DE2002100954
Authority: DE
Inventors: Egon Sehner; Bernd Kaufmann; Volker Kehrloeser; Ulrich Soffner; Juergen Mensler
Original assignee: UVK Engineering GmbH
Current assignee: John Cockerill UVK GmbH
Priority date: 2002-01-12
Filing date: 2002-01-12
Publication date: 2003-07-24

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung der Oberfläche eines insbesondere bandförmigen und aus Metall bestehenden Behandlungsgutes, bei dem das bandförmige Behandlungsgut über eine Behandlungsstrecke in einen mit einem flüssigen Behandlungsmedium gefüllten Behälter eintaucht und dabei über eine vorgegebene Zeit durch das Behandlungsmedium an seiner Oberfläche behandelt wird. DOLLAR A Um eine möglichst gleichmäßige Oberfläche unabhängig von irgendwelchen Einflussgrößen oder Störfaktoren zu erreichen, wird die Länge der Behandlungsstrecke im Behandlungsmedium des Behälters während des Behandlungsvorganges in Abhängigkeit von dem Werkstoff und/oder der Oberflächenbeschaffenheit und/oder der Geometrie des Behandlungsgutes verändert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung der Oberfläche eines insbesondere bandförmigen und aus Metall bestehenden Behandlungsgutes, bei dem das bandförmige Behandlungsgut über eine Behandlungsstrecke in einen mit einem flüssigen Behandlungsmedium gefüllten Behälter eintaucht und dabei über eine vorgegebene Zeit durch das Behandlungsmedium an seiner Oberfläche behandelt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bandförmiges, metallisches, insbesondere aus Stahl oder Edelstahl bestehendes Behandlungsgut muss vor seiner Weiterverarbeitung an seiner Oberfläche von Rost- bzw. Zunderschichten, Fett oder anderen Oberflächenverunreinigungen befreit werden. Dies erfolgt durch eine besondere Oberflächenbehandlung, die zum Beispiel als Beizen bezeichnet wird. Das Beizen erfolgt im allgemeinen mittels Säuren, die sowohl die vorerwähnten Schichten als auch bei zu langer Oberflächenbehandling das Grundmetall angreifen. Das bedeutet, dass die Oberflächenbeschaffenheit des Behandlungsgutes in unerwünschter Art und Weise verändert wird und auch Materialverluste auftreten können. Dabei erfolgt das Beizen in mindestens einem besonderen, das Behandlungsmedium, also die Beizlösung, aufnehmenden Behälter, wobei meistens mehrere Behälter hintereinander angeordnet sind. Als Beizlösung wird, je nach dem Werkstoff des Behandlungsgutes, Salzsäure, Schwefelsäure, Flußsäure oder Mischsäure verwendet. Bedarfsweise können noch andere Behandlungsstufen vor-, zwischen- und/oder nachgeordnet sein.

Beizen stellt einen sehr komplexen Prozess dar, da die Auflösung von Metallen ein elektrochemischer, die Auflösung und Ablösung der Zunder- bzw. Oxidschichten ein chemischer und physikalischer Vorgang ist. Dadurch ist es besonders schwierig, den beim Beizen zu erzielenden Sollwert aufgrund betriebsbedingter und nicht betriebsbedingter Störgrössen konstant bzw. annähernd konstant zu halten. Dazu trägt auch bei, dass aufeinanderfolgendes bandförmiges Behandlungsgut unterschiedliche Werkstoffzusammensetzung, unterschiedliche Geometrie und/oder unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheit aufweisen kann. Um den Wunschvorstellungen nach einer möglichst gleichmäßigen Oberfläche für eine spätere Weiterbehandlung möglichst nahe zu kommen, ist es bekannt, während des Behandlungsvorganges die Beizzeit und/oder die Temperatur des Behandlungsmediums zu verändern und/oder das Behandlungsmedium mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und/oder unterschiedlichen Drücken und/oder in unterschiedlichem Winkel gegen das Behandlungsgut zu bewegen, was nicht nur einen verhältnismässig hohen Aufwand erfordert, sondern vielfach auch nicht den angestrebten Erfolg bringt. Dabei ist auch zu berücksichtigen, dass die Temperatur des Behandlungsmedium nicht kurzzeitig verändert werden kann.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Behandlung der Oberfläche eines insbesondere bandförmigen und aus Metall bestehenden Behandlungsgutes aufzuzeigen, durch das eine möglichst gleichmässige Oberfläche unabhängig von von irgendwelchen Einflussgrössen oder Störfaktoren erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen, dass die Länge der Behandlungsstrecke im Behandlungsmedium des Behälters während des Behandlungsvorganges in Abhängigkeit von dem Werkstoff und/oder der Oberflächenbeschaffenheit und/oder die Geometrie des Behandlungsgutes verändert wird.

Bekanntlich hängt bandförmiges Behandlungsgut, wenn es durch einen mit einem Behandlungsmedium gefüllten Behälter bewegt wird, nach unten durch. Beispielsweise bei einem Beizbehälter mit einer Länge von etwa 17 bis 25 Metern kann dieser Durchhang - in Abhängigkeit vom Querschnitt des Behandlungsgutes und der angelegten Zugspannung - etwa 200 bis 300 Millimeter betragen.

Durch eine Veränderung der Länge der Behandlungsstrecke im Behälter kann nun die Einwirkzeit des Behandlungsmediums auf das Behandlungsgut sehr gezielt verändert und damit eine gezielte Behandlung der Oberfläche erreicht werden.

Durch eine auf diese Weise beispielweise beim Beizen verkürzte Oberflächenbehandlungsstrecke wird ein Über- oder Unterbeizen des Behandlungsgutes vermieden. Ferner ist die Gefahr ausgeschlossen, dass sich das bandförmige Behandlungsgut längere Zeit in einem trockenen Bereich befindet, was, beispielsweise beim Beizen, zu störenden Flecken auf der Oberfläche des Behandlungsgutes führen könnte.

Weitere Merkmale des Verfahrens gemäss der Erfindung sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 15 offenbart.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in einer Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 eine Anlage zum Beizen eines bandförmigen Behandlungsgutes,
Fig. 2 eine vergrösserte Darstellung eines Behandlungsbehälters der Anlage der Fig. 1 und
Fig. 3-7 unterschiedliche Ausgestaltungen eines Behandlungsbehälters zur Veränderung der Länge der Behandlungsstrecke.
In der Fig. 1 der Zeichnung ist eine Anlage zum Beizen eines bandartigen und aus Metall bestehenden Behandlungsgutes 1 gezeichnet, die im gewählten Ausführungsbeispiel aus einer nur angedeuteten Vorbehandlungstufe 2, zwei mit einem flüssigen Behandlungsmedium gefüllten Behältern 3, 4, einer Zwischenbehandlungsstufe 5, zwei weiteren, ebenfalls mit einem flüssigen Behandlungsmedium gefüllten Behältern 6, 7 sowie einer Nachbehandlungsstufe 8 besteht. Durch diese Anlage wird das bandartige Behandlungsgut 1 gezogen, wobei es von einem sogenannten Haspel abgerollt und auf einen anderen Haspel aufgewickelt wird. Bei dieser Bewegung hängt das bandartige Behandlungsgut 1 in jedem Behälter 3, 4, 6 und 7 - in der Fig. 2 der Zeichnung ist es der Behälter 3 - um ein bestimmtes Mass durch, welches durch den Querschnitt und damit durch das Gewicht des Behandlungsgutes 1 und die Zugkraft bestimmt und in der Fig. 2 der Zeichnung sehr deutlich zu erkennen ist.
Dieser Durchhang kann bis zu 300 mm betragen und führt dazu, dass das bandartige Behandlungsgut 1 in das in dem Behälter 3 befindliche flüssige Behandlungsmedium - hier ist eine 20% Salzsäurelösung mit einer Temperatur von etwa 85°C - um ein bestimmtes Mass und damit um eine in ihrer Länge bestimmte Behandlungsstrecke eintaucht. Die Länge dieser Behandlungsstrecke ist durch die Höhe des Flüssigkeitsspiegels des Behandlungsmediums beeinflussbar. In der Fig. 2 der Zeichnung ist nun sehr deutlich zu erkennen, wie sich beispielsweise die Behandlungsstrecke des bandartigen Behandlungsgut 1 im Behälter 3 von der Länge "A" auf die Länge "B" verkürzt, wenn der Flüssigkeitsspiegel um das Mass "x" von der Höhe "a" auf die "b" abgesenkt wird. Eine Verkürzung der Behandlungsstrecke hat zwangsläufig eine Verringerung der Behandlungszeit und damit eine Verkürzung der Einwirkzeit des Behandlungsmediums auf das bandartige Behandlungsgut 1 zur Folge. Diese Verkürzung der Behandlungszeit - beim Anheben des Flüssigkeitsspiegels ist es eine Verlängerung der Behandlungszeit - kann problemlos über ein entsprechendes Programm geregelt bzw. gesteuert werden.
Eine Verkürzung der Behandlungsstrecke kann nun gemäss der Fig. 3 der Zeichnung dadurch erfolgen, dass in dem Behälter 3 ein Wehr 9 vorgesehen ist, welches, wie dargestellt, entweder durch eine um eine horizontale Achse schwenkbare Klappe 10 oder durch einen höheneinstellbaren Schieber 11 gebildet ist. Über die Klappe 10 bzw. den Schieber 11 ist der Flüssigkeitsspiegel der im Behälter 3 befindlichen Behandlungsflüssigkeit absenk- bzw. anhebbar.
Gemäss dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 der Zeichnung ist das Wehr 4 in einem Überlaufkasten 12 ausgebildet, der seitlich im Behälter 3 angeordnet ist. Hier ist in vorteilhafter Weise der Überlaufkasten 12 heb- und senkbar ausgebildet.
Bei dem in der Fig. 5 gezeichneten Ausführungsbeispiel ist der Überlaufkasten, der hier das Wehr 9 bildet, aus mehreren Kammern 13 mit mit schwenkbaren Klappen geformt, wobei jede Klappe eine andere Ablasshöhe besitzt. Je nachdem welche Klappe hier geöffnet wird, ist der Flüssigkeitsspiegel des Behandlungsmediums im Behälter 3 einstellbar.
In der Fig. 6 der Zeichnung sind in jeder Hälfte des Behälters 3 zwei Taucheinrichtungen 14, 15 angeordnet, die über getrennte, in der Zeichnung jedoch nicht dargestellte Antriebe abgesenkt oder angehoben werden können. Durch diese Taucheinrichtungen 14, 15 ist es möglich, das bandartige Behandlungsgut 1 über unterschiedlich lange Behandlungsstrecken in das Behandlungsmedium des Behälters 3 einzutauchen und damit die Einwirkzeit des Behandlungsmediums auf das Behandlungsgut 1 zum verändern und den jeweiligen Erfordernissen anzupassen.
Die Fig. 7 der Zeichnung zeigt nun eine weitere Lösung, die es ebenfalls problemlos zulässt, die Behandlungsstrecke des behandlungsgutes 1 im Behälter 3 zu verändern. Hier ist im Boden 16 des Behälters 3 eine besondere Ablaufleitung 17 vorgesehen, die mit einem Absperrventil 18 ausgestattet ist. Dieses Absperrventil 18 ist so ausgestaltet, dass es nicht nur geöffnet, sondern auch in seinem Ablassquerschnitt verändert werden kann. Damit lässt sich auch der Flüssigkeitsspiegel des Behandlungsmediums im Behälter 3 absenken oder anheben.
Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 3 bis 5 und 8 wird also die Höhe des Flüssigkeitsspiegel des Behandlungsmediums im Behälter 3 verändert, um die Behandlungsstrecke und damit die eigentliche Behandlungszeit zu verkürzen oder zu verlängern. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 bleibt der Flüssigkeitsspiegel jedoch konstant.
Es ist nun, je nach Bedarf möglich, nur einen der Behandlungsbehälter 3, 4, 6 und 7, mehrere oder alle Behandlungsbehälter 3, 4, 6 und 7 so auszugestalten, dass in denselben die Behandlungsstrecke verkürzt oder verlängert werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung der Oberfläche eines insbesondere bandförmigen und aus Metall bestehenden Behandlungsgutes, bei dem das bandförmige Behandlungsgut über eine Behandlungsstrecke in einen mit einem flüssigen Behandlungsmedium gefüllten Behälter eintaucht und dabei über eine vorgegebene Zeit durch das Behandlungsmedium an seiner Oberfläche behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Behandlungsstrecke im Behandlungsmedium des Behälters während des Behandlungsvorganges in Abhängigkeit von dem Werkstoff und/oder der Oberflächenbeschaffenheit und/oder der Geometrie des Behandlungsgutes verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Behandlungsstrecke und damit die Behandlungszeit des Behandlungsgutes verlängert oder verkürzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Flüssigkeitsspiegels des Behandlungsmediums während des Behandlungsvorganges angehoben oder abgesenkt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Behandlungsstrecke durch Veränderung der Eintauchtiefe und/oder der Eintauchlänge des Behandlungsgutes vergrössert oder verkleinert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintauchtiefe und/oder der Eintauchlänge des Behandlungsgutes durch Veränderung der Spannung des Behandlungsgutes vergrössert oder verkleinert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintauchtiefe und/oder der Eintauchlänge des Behandlungsgutes durch mechanische Mittel vergrössert oder verkleinert wird.

7. Vorrichtung zur Behandlung der Oberfläche eines insbesondere bandförmigen und aus Metall bestehenden Behandlungsgutes, bestehend aus mindestens einem mit einem flüssigen Behandlungsmedium in einer vorgegebenen Höhe gefüllten Behälter, wobei das Behandlungsgut für den Behandlungsvorgang über eine Behandlungsstrecke in das Behandlungsmedium des Behandlungsbehälters eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungsbehälter (3) mindestens ein in seiner Höhe veränderbares Wehr (9) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wehr (9) heb- und senkbar ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wehr (9) schwenkbar ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wehr (9) durch mindestens einen Überlaufkasten (12) gebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlaufkasten (12) seitlich im Behälter (3) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (3) eine bedarfsweise während des Behandlungsvorganges freigebbare Ablassöffnung (16-18) aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablassöffnung (16-18) einen veränderbaren Strömungsquerschnitt aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Behälter (3) mindestens eine während des Behandlungsvorganges bedarfsweise in ihrer Höhenlage veränderbare Taucheinrichtung (13, 15) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Behandlungsbehälter (3) eine die Spannung des Behandlungsgutes (1) verändernde Einrichtung zugeordnet ist.