-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beizanlage für Bandstahl, insbesondere für Normalstahl, Edelstahl und Elektroband, umfassend eine Zirkulationsvorrichtung mit einem Zirkulationstank, in dem eine Beizflüssigkeit bevorratet ist und über Rohrleitungen mittels Pumpen in mindestens einen Beizbehälter zum Beizen des Bandstahls im Kreislauf leitbar ist.
-
Derartige Beizanlagen der vorstehenden Art werden benötigt, um Oxidationen und Zunder von warmgewalztem Stahlband zu entfernen. Der Prozess basiert darauf, dass das Band Säure-Bäder durchläuft, wodurch der Rost an der Oberfläche abgelöst wird. Das Beizen hängt hauptsächlich von der chemischen Zusammensetzung des Stahlbandes ab, von der Temperatur der Beizbäder, der Turbulenz, der Säurekonzentration und von der Länge der Tanks. Dabei werden die Stahlbänder in einem kontinuierlichen Verfahren durch den mit der Beizflüssigkeit gefüllten Beizbehälter hindurchgezogen.
-
Dabei ist der Beizbehälter nicht vollständig gefüllt, sondern es verbleibt oberhalb des Flüssigkeitsspiegels (Beizbehälter ist bis auf Abquetschrollenkästen gefüllt) ein Freiraum. Die Beizflüssigkeit kann auch auf die zu beizenden Stahlbänder aufgesprüht werden. Die vom gebeizten Stahlband ablaufende Beizflüssigkeit verbleibt zunächst im Beizbehälter, bevor sie in den Zirkulationstank zurückgeleitet (was in der Regel durch freien Rücklauf erfolgt) wird.
-
Die
DE 196 02 303 C2 offenbart ein Verfahren zum Beizen von Materialbahnen aus Stahl, insbesondere Edelstahl, bei dem das Band mindestens ein Beizbad mit mindestens einer Beizsäure durchläuft, wobei in Abhängigkeit der Materialqualität, der Vorbehandlung und der Betriebsparameter der Beize die Säurekonzentration und/oder Säurezusammensetzung automatisch ausgewählt wird.
-
Dabei kann die Säuredosierung durch Einspeisung aus Vorratsbehältern mit unterschiedlicher Säurekonzentration und/oder Säurezusammensetzung erfolgen. Dies geschieht also ausschließlich deshalb, um hier die eigentlichen Beizmedien wechseln zu können und den zu verarbeitenden Stahlqualitäten anzupassen.
-
Das bedeutet beispielsweise, austenitische oder ferritische Stahlqualitäten benötigen Beizmedien mit unterschiedlichen Konzentrationen der eingesetzten Beizsäuren. Die Beizsäuren werden in unterschiedlichen Tanks bevorratet und je nach Anforderung dem Beizbehälter zugeleitet.
-
Auch hierbei kommt es im Zirkulationssystem der Beizanlage zu Anreicherungen von unlöslichen Bestandteilen, beispielsweise von Siliziumoxiden in Normalstahlbeizen, die in den herkömmlichen Beizsäuren (Salz- bzw. Schwefelsäure) nicht gelöst werden können.
-
Der Anstieg der Konzentration dieser unlöslichen Bestandteile hat zur Folge, dass Teile des Zirkulationssystems wie Rohrleitungen, Wärmetauscher, Armaturen und Pumpen verschlammen, verstopfen und ausfallen. Dies führt zur Stillsetzung der Beizanlage, was wiederum mit einem Produktionsausfall verbunden ist. Zudem erhöht sich damit der Wartungs- und Reinigungsaufwand bisheriger konventioneller Beizanlagen.
-
Um dem zu begegnen, wurden in der Vergangenheit diverse Filtersysteme (Medienfilter, Maschenfilter, Zyklonabscheider etc.) vorgeschlagen, die jedoch zusammengenommen keine ausgereifte oder wirtschaftlich sinnvolle Lösung des Problems ergeben haben.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Nachteile zu überwinden und eine Beizanlage zur Verfügung zu stellen, die eine wesentlich erhöhte Betriebszeit ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
-
Nach der Lehre der Erfindung ist dem Beizflüssigkeitskreislauf mindestens ein zweiter Zirkulationstank zugeordnet, der mit dem ersten Zirkulationstank fluidleitend verbunden ist, wobei der erste Zirkulationstank und der zweite Zirkulationstank wechselseitig vom Beizflüssigkeitskreislauf absperrbar ist, sodass jeweils ein Zirkulationstank während des Beizens dem Beizflüssigkeitskreislauf zugeschaltet ist.
-
Hierdurch ist eine bessere Ausbringung der Beizanlage durch reduzierten Wartungsbedarf bzw. Wartungsaufwand möglich. Gerade im Hinblick auch auf die Einführung neuer Stahlqualitäten (Stichwort AHSS dritter Generation) kann die oben genannte Aufgabe und das damit verbundene Problem der unlöslichen Bestandteile in der Beizflüssigkeit (aufgrund von Legierungsbestandteilen) gelöst werden.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beizanlage kann der erste Zirkulationstank von dem zweiten Zirkulationstank und der zweite Zirkulationstank vom ersten Zirkulationstank mittels Absperrmittel abgesperrt werden. Dadurch kann die Beizflüssigkeit zwischen den beiden Zirkulationstanks auch räumlich getrennt werden und die Beizflüssigkeit in einem kleinen Beizflüssigkeitskreislauf, bei dem jeweils nur ein Zirkulationstank mit dem Beiztank wirkverbunden ist, geführt werden. Es soll auch möglich sein, dass die Beizflüssigkeit in einem großen Beizflüssigkeitskreislauf geführt wird, bei dem dann beide Zirkulationstanks in Reihe oder parallel geschaltet werden.
-
Auch kann der erste Zirkulationstank und der zweite Zirkulationstank wechselseitig dem Beizflüssigkeitskreislauf zuschaltet werden.
-
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beizanlage ist es vorgesehen, dass den Zirkulationstanks (Zusatztanks) in Einbaulage unten ein konisch ausgebildeter Boden zugeordnet ist, in dem die beim Beizen anfallenden und in der Beizflüssigkeit unlöslichen Bestandteile akkumulierbar sind.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann dem Boden des Zirkulations-tanks mindestens eine Altsäurepumpe zugeordnet sein, über die die beim Beizen anfallenden unlöslichen Rückstände über ein Rohrleitungssystem zur weiteren Behandlung ableitbar sind.
-
Die abgeleiteten Rückstände werden sodann durch frische Beizflüssigkeit über einen Zulauf dem Zirkulationstank (Zusatztank) zugeführt, d.h. dass die aus dem Zirkulationstank abgeleiteten Rückstände in dem Zirkulationstank durch frische Beizflüssigkeit über einen Zulauf ersetzbar sind. Hierbei ist eine Mengenmessung denkbar, die die abgeführte Menge an Beizflüssigkeit durch eine entsprechend Menge an neuer unverbrauchter oder regenerierter Beizflüssigkeit ersetzt.
-
Hierdurch kann die Anlage immer mit der optimalen Menge an Beizflüssigkeit gefahren werden und dies sowohl in physikalisch/chemischer Hinsicht (notwendige Menge für ein optimales Beizergebnis) als auch in wirtschaftlicher Hinsicht, um nicht mehr als die notwendige Menge an Beizflüssigkeit im Beizflüssigkeitskreislauf führen zu müssen.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beizanlage kann den Zirkulationstanks (Zusatztanks) eine zusätzliche Sedimentation samt Filtereinheit (z.B. Kammerfilterpresse) zugeordnet sein.
-
Die Beizflüssigkeit kann in einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beizanlage mittels Vertikalpumpen von den Zirkulationstanks in den Beiztank gepumpt werden. Ferner können den Zirkulationstanks Wärmetauscher zugeordnet sein. Dies würde beispielsweise die Reinigung erleichtern, die dann anfallen würde, wenn einer der Zirkulationstanks vom Beizflüssigkeitskreislauf abgesperrt wird, um die Verunreinigungen aus dem konischen Boden des Zirkulationstanks ablassen zu können. Parallel dazu können die/der Wärmetauscher überprüft und gereinigt werden. In einer anderen Ausführungsform können die oben angesprochenen Pumpen als Vertikal-und/oder Horizontalpumpen ausgebildet sein.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen die Figuren:
- 1 eine schematische Schaltplanskizze einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beizanlage mit zwei dem Beizflüssigkeitskreislauf zuschaltbaren Zirkulationstanks, wobei in den Zirkulationstank innen liegend angeordnete Wärmetauscher vorgesehen sind;
- 2 eine schematische Schaltskizze der erfindungsgemäßen Beizanlage gemäß 1, wobei die Wärmetauscher in dieser Ausführungsform außerhalb der Zirkulationstanks dem Beizflüssigkeitskreislauf zugeordnet sind.
-
Wie in der 1 und der 2 dargestellt, umfasst die Beizanlage 10 einen Beiztank 11, in dem das zu beizende Bandstahl / Stahlband 12 mit einer Beizflüssigkeit 13 beaufschlagt wird. Die Beizflüssigkeit wird dabei in einen Beizflüssigkeitskreislauf geführt, wie dies durch die Pfeile 14, 15, und 16, 17 dargestellt wird.
-
Die Beizanlage 10 umfasst mindestens einen ersten Zirkulationstank 18 und einen zweiten Zirkulationstank 19. Mit dem erfindungsgemäßen Doppeltanksystem ergibt sich nun die Möglichkeit, die Konzentration von unlöslichen Bestandteilen in der Beizflüssigkeit 13 auf einem tolerierbaren Niveau zu halten. Die Beizflüssigkeit wird dabei in den Zirkulationstanks 18 und 19 bevorratet und bedarfsgerecht über ein Pumpensystem 20 dem Beiztank 11 zur Verfügung gestellt. Das Pumpsystem kann mit Vertikal-, aber auch mit Horizontal-Pumpen betrieben werden.
-
In dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 und der 2 wird die Beizflüssigkeit 13 über ein Düsensystem 21, 21a auf das zu beizende Stahlband 12 appliziert. Gemäß 1 sind den Zirkulationstanks 18 und 19 Wärmetauscher 22 und 23 zugeordnet, um die Beizflüssigkeit 13 im für den Beizvorgang optimalen Temperaturbereich zu halten.
-
Die Zirkulationstanks 18 und 19 weisen einen konisch geformten Boden 24 und 25 auf. Dies hat den Vorteil, dass die sich bei dem Beizvorgang in der Beizflüssigkeit anreichernden, unlöslichen Bestandteile 29 konzentriert im Bodenbereich akkumulieren können. Die unlöslichen Bestandteile 29 werden über eine Entschlammung 26 und 27 (Schlammentleerung) im Bodenbereich der Zirkulationstanks 18 und 19 mittels Altsäurepumpen / Entschlammungspumpen (Grobstoffpumpen / Schlammpumpen) 28, 28a zur weiteren Veranlassung abgepumpt.
-
Die erfindungsgemäße Beizanlage 10 ist keineswegs auf ein Doppeltanksystem beschränkt. Denkbar sind eine Vielzahl von Zirkulationstanks, die nacheinander in das Beizflüssigkeitssystem zu- und abgeschaltet werden können. Idealerweise kann dadurch immer wenigstens ein Zirkulationstank mit frischer, gereinigter Beizflüssigkeit 13 dem Beiztank zur Verfügung gestellt werden. In einer anderen Ausführungsform, wie insbesondere in 2 dargestellt, ist es vorgesehen, einen Wärmetauscher 22a, 23a in den Rohrleitungen für den Beizflüssigkeitskreislauf 14, 15 anzuordnen. In einer derartigen Ausführungsform können die Rohrleitungen für den Beizflüssigkeitskreislauf 14, 15 mit einem Bypass versehen sein (nicht dargestellt), um den Wärmetauscher 22a, 23a im Bedarfsfall umgehen zu können.
-
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass für gleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.
-
Außen liegende Wärmetauscher 22a, 23a haben den Vorteil, dass diese besser durchströmt werden als eingetauchte, d.h. der Wärmeübergang ist effektiver. Dadurch sind sie kleiner, preiswerter und besser zugänglich als die Eintauch-Wärmetauschern 22, 23 gemäß 1. Bei den außen liegenden Wärmetauscher 22a, 23a wird der in „Sedimentation“ befindliche Zirkulationstank 18, 19 nicht beheizt, da der Rücklauf nur in den in Zirkulation befindlichen Tank erfolgt. Entweder nimmt man es in Kauf, dass der in Sedimentation befindliche Tank die Beizflüssigkeit 13 durch Wärmeabstrahlung etwas kälter wird, oder man führt dem Zirkulationstank 18, 19 Wärme, z.B. über eine beheizte Behälterwand zu und verhindert so ein Abkühlen. Hierdurch kann die Beizflüssigkeit im optimalen Temperaturbereich gehalten werden.
-
Im Folgenden wird die Funktionalität der Beizanlage 10 anhand der 1 näher erläutert. Diese Erläuterung gilt analog auch für die Ausführungsform gemäß 2. Zunächst wird der erste Zirkulationstank 18 konventionell im Zusammenspiel mit dem Beiztank 11 betrieben. Sobald die Konzentration an unlöslichen Bestandteilen einen kritischen Schwellenwert erreicht, wird das System auf den in eine Warteposition (stand by) stehenden zweiten Zirkulationstank 19 umgeschaltet. Dies kann vollautomatisch erfolgen. Der zweite Zirkulationstank 19 ist mit einer weitestgehend von unlöslichen Bestandteilen freien Beizsäure 13 gefüllt und kann daher den Beizprozess sofort weiterführen.
-
Während dieser Zeit setzen sich die unlöslichen Bestandteile im ersten Zirkulationstank 18 im konisch zulaufenden Boden 24 ab. Nach dem Absetzen (was erfahrungsgemäß 2 bis 10 Stunden dauern kann) wird der Schlamm an unlöslichen Bestandteilen, der sich im Trichter (konischer Boden) des Zirkulationstanks 18 gesammelt hat, mittels Schlammpumpen 28, 28a abgepumpt und einer weiteren Behandlung (beispielsweise Aufbereitung und Sedimentation) zugeführt. Die abgezogene Beizflüssigkeitsmenge wird durch entsprechende frische Beizsäure 13 (Regenerat, Frischsäure oder gefilterte Säure) wieder aufgefüllt. Somit steht der erste Zirkulationstank 18 wieder für die Produktion zur Verfügung und der zweite Zirkulationstank 19 kann gemäß dem oben beschriebenen Muster entschlammt werden.
-
Vorzugsweise wäre noch zu berücksichtigen, dass die anfallende Menge an unlöslichen Bestandteilen im Beizflüssigkeitskreislauf 14, 15 und 16, 17 über ein entsprechendes Modell vorausschauend berechnet wird oder die unlöslichen Bestandteile online gemessen werden, beispielsweise über eine optische Trübemessung. Zudem kann das Schlammniveau im Zirkulationstank 18, 19 nach erfolgtem Absetzvorgang mittels geeigneter Messung bestimmt werden, um möglichst wenig Beizflüssigkeit 13 aus dem System zu entfernen. Eine Aufbereitung des Schlamms in einer geeigneten nachgeschalteten Sedimentierung (nicht dargestellt) wäre auch im Hinblick auf die Ressourceneinsparung (Beizsäure) von Vorteil.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Beizanlage
- 11
- Beiztank
- 12
- Stahlband / Bandstahl
- 13
- Beizflüssigkeit
- 14
- Teil des Beizflüssigkeitskreislauf
- 15
- Teil des Beizflüssigkeitskreislauf
- 16
- Teil des Beizflüssigkeitskreislauf
- 17
- Teil des Beizflüssigkeitskreislauf
- 18
- erster Zirkulationstank
- 19
- zweiter Zirkulationstank
- 20
- Pumpen (vertikal Pumpen)
- 21,21a
- Düsensystem
- 22, 22a
- Wärmetauscher
- 23
- Wärmetauscher
- 24
- konischer Boden (Trichterförmig)
- 25
- konischer Boden (Trichterförmig)
- 26
- Entschlammung (Altsäureabzug)
- 27
- Entschlammung (Altsäureabzug)
- 28, 28a
- Altsäurepumpen / Entschlammungspumpen
- 29
- unlösliche Bestandteile
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
