DE1260923B - Verfahren zum UEberwachen und Regeln des Beizens von Blechen, Metallbaendern oder Metallfolien - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C23g

Deutsche Kl.: 48 d2-5/00

Nummer: 1260 923

Aktenzeichen: C 31700 VI b/48 d2

Anmeldetag: 18. Dezember 1963

Auslegetag: 8. Februar 1968

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überwachen und Regeln des Beizens, das namentlich auf Bleche anwendbar ist. Die folgende Beschreibung ist im besonderen auf Stahlblech abgestellt, jedoch wird ausdrücklich bemerkt, daß der Bereich der Erfindung sich auf das Beizen aller elektrisch leitenden Materialien erstreckt, die in Form von Tafeln, Folien oder mehr oder weniger breiten Bändern vorliegen.

Es ist an sich bekannt, daß im Gefolge der verschiedenen Walzvorgänge an Stahlblechen auf deren Oberfläche eine Zunder genannte Oxydschicht auftritt.

Diese das gesunde Metall bedeckende Oxydschicht muß beseitigt werden, um der Blechoberfläche einen den Forderungen der Benutzer entsprechenden oder durch eine an dem Blech vorzunehmende weitere Verfahrensmaßnahme erforderten Reinheitszustand zu verleihen.

Hat man es mit einer Anlage für fortlaufendes Beizen zu tun, so besteht dieses Beseitigen darin, daß man das Blech oder Band nacheinander eine gewisse Anzahl von Beizmittel enthaltenden und einer hinter dem anderen angeordneten Trögen so durchlaufen läßt, daß am Austritt aus dem Bad des letzten Trogs das Blech völlig von seiner Zunderschicht befreit ist.

Dieses gegenwärtig angewendete Verfahren scheint auf den ersten Blick keine Nachteile zu haben. Indessen muß man bedenken, daß die Zeit, während welcher ein Blech in einem bestimmten Beizbad verweilen muß, namentlich von der Art dieses Blechs, seinem Oberflächenzustand und der größeren oder kleineren Dicke der diese Oberfläche bedeckenden Zunderschicht abhängt. In dieser Hinsicht konnten die Voraussetzungen der Bildung der Zunderschicht sowie deren chemische und mechanische Wechselwirkung mit dem darunterliegenden Blech bisher vom Walzfachmann nicht dahin beeinflußt werden, daß Bleche entstehen, bei denen eine Vereinheitlichung der Walzbedingungen möglich war.

Mit anderen Worten, der das Beizen Überwachende weiß, daß bei Blechen von gleichen Eigenschaften die Beizdauer Schwankungen in weiten Grenzen unterliegt, ohne daß er sie vorausbestimmen kann. Er ist daher gezwungen, dauernd den nacheinander alle Beiztröge durchlaufenden Blechbändern die kleinste Vorschubgeschwindigkeit entsprechend demjenigen Blech zu erteilen, das am schwierigsten zu beizen ist und demgemäß das längste Verweilen in den Beiztrögen erfordert.

Die Nachteile des Verfahrens ergeben sich von selbst, nämlich einerseits ein Zeitverlust beim Beizen Verfahren zum Überwachen und Regeln des
Beizens von Blechen, Metallbändern oder
Metallfolien

Anmelder:

Centre National de Recherches Metallurgiques,

Brüssel

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Stehmann, Patentanwalt,

8500 Nürnberg, Essenweinstr. 4-6

Als Erfinder benannt:

Christian van den Hove, Bressoux (Belgien)

Beanspruchte Priorität:

Belgien vom 20. Dezember 1962 (626 376)

von schwach verzunderten Blechen und andererseits die Gefahr des Überbeizens der gleichen Bleche infolge ihres zu langen Verweilens in den Trögen.

Die Erfindung hat ein Verfahren zum Ziel, das diesen Nachteilen abzuhelfen gestattet.

Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Überwachung und Regulierung des Beizens von Blechen, Metallbändern oder Metallfolien, die in einer aus einer Reihe von Flüssigkeitsbehältern bestehenden Druchlaufbeizanlage kontinuierlich behandelt werden, und dadurch gekennzeichnet, daß zur Feststellung des Beizzustandes des bandförmigen Gutes dessen gegebenenfalls von etwa störendem Flüssigkeitsfilm befreite Oberfläche nach Verlassen des letzten Flüssigkeitsbehälters mit zwei unter Spannung stehenden Elektroden in Berührung gebracht, bei durchlaufendem Gut die an den Elektroden auftretende Impedanz gemessen, dieses Meßergebnis mit der an einem ideal gebeizten Blech ermittelten Impedanz in Vergleich gesetzt und aus den Vergleichsdaten die für die Erzielung richtig gebeizter Oberflächen erforderliche Durchlaufgeschwindigkeit ermittelt wird.

Die Elektroden bestreichen bei ruhender Anordnung auf dem durchlaufenden Band zwei parallele Spuren; der zwischen ihnen liegende Oberflächenstreifen ist wegen der statistisch unregelmäßigen Verteilung der etwaigen Beizfehler bezeichnend für den

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Beizzustand der gesamten Oberfläche, aus der er somit einen für die Vergleichsmessung genügenden stellvertretenden Ausschnitt bildet. Die Elektroden können daher beliebigen Abstand haben. Durch Hin- und Herbewegen mindestens einer der Elektroden kann das Verfahren verfeinert werden. Die Hin- und Herbewegung kann über die ganze Bandbreite oder über einen stellvertretenden Ausschnitt davon reichen.

Der Vergleichsvorgang erfolgt vorteilhaft fortlaufend und gegegebenenfalls selbsttätig, ebenso die Korrektur der Vorschubgeschwindigkeit des Blechs in den Trögen. Die Zeitverluste infolge fehlender Übereinstimmung zwischen der zu einem guten Beizen erforderlichen Geschwindigkeit und der wirkliehen Geschwindigkeit in einem gegebenen Zeitpunkt werden so stark vermindert, die Vollständigkeit der Beizung wird besser gesichert, ein Überbeizen außerdem vermieden und die Beständigkeit des Oberflächenzustandes des Blechs nach dem Beizen wesent- _zo lieh erhöht.

Praktisch kann man in folgender Weise vorgehen: Das Blech wird in die Beiztröge eingeführt; auf das aus dem letzten Trog austretende Blech werden zwei Fühler oder Elektroden aufgesetzt, und es wer- _a5 den die Kennwerte der zwischen den Fühlern bestehenden Impedanz aufgezeichnet. Sind diese Kennwerte verschieden von den Sollwerten, so wird die Durchlaufgeschwindigkeit des Blechs in den Trögen Die vorstehende Ausführungsform hat den wichtigen Vorteil, daß man durch sie Angaben über den Beizfortschritt des Blechs, sobald dieses aus dem ersten Trog austritt, und ebenso bei seinem Austritt aus den weiteren Trögen erhalten kann. Man kann dann unverzüglich jede nützliche Maßnahme zur Korrektur der Beizbedingungen des Blechs — z. B. durch Verändern der Blechgeschwindigkeit — treffen, sobald sein Vorderende in den zweiten Trog eintritt.

Auf diese Weise kann in kürzester Zeit die Durchlaufgeschwindigkeit bestimmt werden, die einem bestimmten Blech zu erteilen ist, damit es, auch in seinem Anfangsteil, vollständig gebeizt wird.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, wenn die Kontaktstellen zwischen den Meßfühlern und dem Blech innerhalb der Tröge und im Beizmittel angeordnet werden. In diesem Fall werden die Fühler mit einer isolierenden Umhüllung versehen, die den elektrischen Strom nur an ihrem Ende austreten läßt.

Gemäß einer wichtigen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung werden die Impedanzmeßeinrichtungen so ausgerichtet oder geführt, daß jeder Fühler das Blech vorzugsweise entlang einer im wesentlichen quer zur Blechlängsachse verlaufenden Bahn abtastet, und es wird dauernd jede gemessene Impedanz aufgezeichnet.

Statt das Blech durch einen Fühler in Querrichtung abtasten zu lassen, kann man auch auf diesem Blech an den Stellen, wo es die Tröge verläßt, eine Folge

vermindert, bis die aufgezeichneten Kennwerte prak- ₃₀ von z. B. in Querreihen angeordneten festen Meß

tisch den Sollwerten gleichkommen.

Sind die ursprünglich festgestellten Kennwerte schon praktisch identisch mit den Sollwerten, so muß der Bedienungsmann sich überzeugen, daß das Blech nicht überbeizt ist. Es genügt, die Blechgeschwindigkeit in den Trögen bis zu dem Augenblick zu beschleunigen, in welchem die Kennwerte der am Blech auftretenden Impedanz sich von den Sollwerten zu unterscheiden beginnen.

Nach einer wichtigen Abwandlung des obigen Verfahrens wird die zwischen zwei Fühlern bestehende Impedanz an verschiedenen Stellen des zu beizenden Blechs gemessen, z. B. an den Stellen, wo es einen Beiztrog verläßt, um in einen anderen einzutreten; es werden die Kennwerte der verschiedenen gemessenen Impedanzen aufgezeichnet und wird die Durchlaufgeschwindigkeit des Blechs in den Trögen derart verändert, daß die am Blech an einer bestimmten Stelle gemessenen Impedanzkennwerte praktisch identisch werden mit der vorherbekannten und als ideale Sollwerte für den Beizfortschritt des Blechs an der betrachteten Stelle angesehenen Werten.

In der Praxis wird je eine Meßeinrichtung zwischen je zwei Trögen und am Ausgang des letzten Troges angebracht. Das richtige Einstellen der Durchgangsgeschwindigkeit des Blechs geschieht dann durch Korrekturgrößen, die gleichzeitig von allen diesen Einrichtungen geliefert werden, gemäß einer statistischen Beziehung zwischen den Werten der verschiedenen von ihnen aufgezeichneten Impedanzen und der Bandgeschwindigkeit.

Diese Beziehung berücksichtigt z. B. den Umstand, daß sich zwei Bleche verschiedener Sorte gleichzeitig auf der Beizstrecke befinden. Da das Verfahren kontinuierlich ist, werden diese Bleche beim Eintritt in die Beizstrecke hintereinanderliegend verschweißt, um die fortlaufende Wirkung beim Beizen zu erhalten.

fühlern anordnen, die jeder den Potentialunterschied an einer betrachteten Stelle messen.

Man erhält so fortlaufende Angaben über den Beizzustand des Blechs in vollständigem Querschnitt und schaltet jede Gefahr einer unrichtigen Korrektur aus, die auf der Kenntnis des Beizzustands eines zu kleinen Teils der Blechoberfläche beruht, als daß er den mittleren Stand des Beizfortschritts des gesamten betrachteten Abschnitts getreu wiedergeben könnte.

Man muß nämlich bedenken, daß im Lauf des Beizvorgangs die Dickenabnahme der Oxydschicht nicht fortschreitend vor sich geht. Die Wirkung des Beizmittels äußert sich in der Tiefe der Oxydschicht, hauptsächlich an der Berührungsstelle zwischen Oxyd und Blech; diese Schicht löst sich durch Abblättern, und der Stand des Beizfortschritts auf einer gegebenen Blechfläche wird an Hand der Kenntnis des auf dieser Fläche bestehenden Verhältnisses zwischen den völlig abgebeizten und den nur teilweise gebeizten Oberflächenteilen beurteilt.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird diese Kenntnis auf Grund der Tatsache gewonnen, daß die zwischen zwei Meßfühlern oder mit dem Blech in Berührung stehenden Elektroden vorhandene Impedanz sich merklich mit dem Oberflächenzustand des Blechs am Meßort ändert.

Diese Impedanz ist nämlich an einer abgebeizten Stelle kleiner als an einer nicht gebeizten. Wird also ein Querstreifen des Blechs einem Potentialunterschied ausgesetzt, z. B. mit Hilfe zweier Fühler, wovon mindestens der eine quer zum Blech wandert, so wird das Aufzeichnungsgerät graphisch in gewissem Maßstab die Aufeinanderfolge der gebeizten und nicht gebeizten Stellen des betrachteten Blechbands wiedergeben.

In dem Maß, wie die Beizung fortschreitet, wächst der Umfang der gebeizten Stellen, und am Ausgang des letzten Trogs wird sich die vollständige Beizung

durch ein über die ganze Blechbreite gleichförmiges Diagramm äußern.

Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren findet auch eine sehr wichtige Anwendung in dem Fall, daß die Beizanlage einen Teil eines kontinuierlichen Walzwerks bildet.

Bekanntlich stellt bei einem solchen Walzwerk der Beizvorgang einen Engpaß vom Standpunkt der Schnelligkeit des Blechvorschubs dar, und jede Erhöhung der möglichen Beizgeschwindigkeit des Blechs gestattet schon an sich eine Steigerung der Walzwerksleistung. In gewissen Fällen kann sogar vermieden werden, die Beizanlagen eines Walzwerks zur Wahrung einer Mindestkapazität desselben verdoppeln zu müssen.

Die im folgenden als Beispiele ohne einschränkende Bedeutung besprochenen schematischen Darstellungen dienen zum besseren Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens.

F i g. 1 stellt eine Reihe von mit Beizmittel gefüllten Wannen oder Trögen 1, 2, 3, 4 dar, die das fortlaufende Blech 5 nacheinander im Sinne des Pfeils 6 ohne Unterbrechung durchläuft. Zwischen den Trögen 3 und 4 und hinter dem vierten Trog ist eine Meßvorrichtung für den Beizzustand des Blechs 5 angebracht. Diese Vorrichtungen sind durch die Pfeile 7 und 8 in F i g. 1 angedeutet. Sie sind im einzelnen in den folgenden F i g. 2 und 3 wiedergegeben.

Jede Vorrichtung enthält eine gegenüber den Behältern feststehende Konsole 9. Diese trägt mittels Führungen 11 einen um eine senkrechte Achse schwenkbaren Arm 10. Die Drehbewegung des Arms wird durch einen Elektromotor und ein (nicht dargestelltes) Untersetzungsgetriebe mit Schnecke gesteuert, das ein auf den Arm 10 aufgekeiltes Zahnrad 12 betätigt. Der Arm 10 ist an seinem unteren Teil in einem waagerechten Abschnitt 13 abgebogen, an dessen Ende ein Elektrodenträger 14 mit zwei vertikal ausgerichteten Löchern 15 befestigt ist. F i g. 4 stellt in vergrößertem Maßstab einen Grundriß des Teils 14 von F i g. 2 dar.

Eine Druckluftleitung 25 ist am Arm 13 befestigt und endet in einem biegsamen Schlauch 26, an dessen Ende sich eine Düse 27 mit im wesentlichen vertikaler Achse befindet, die ihrerseits in einem Loch 28 des Elektrodenträgers 14 befestigt ist. Die aus dieser Düse austretende Druckluft ist dazu bestimmt, durch Auftrocknen den dünnen Beizmittelfilm zu beseitigen, der auf dem Blech in dem Augenblick verblieben ist, in welchem es unter der Beizmeßvorrichtung durchgeht. Diese Trocknung hat die Aufgabe und die Wirkung, jeden Einfluß dieses Films auf die Meßwerte der durchgeführten Messungen auszuschalten.

Das oben beschriebene Aggregat wird fest auf eine Beizwanne gesetzt, und zwar derart, daß der Arm 13 unter dem Antrieb des Elektromotors zwischen zwei aufeinanderfolgenden Trögen einen Kreisbogen 16 beschreibt, dessen Ebene waagerecht liegt und dessen senkrecht zur Längsmittelebene der Beizanlage stehende und durch diese Ebene in zwei Hälften geteilte Sehne 17 mindestens gleich der Breite des Blechs 5 ist. Der Drehsinn des Arms 13 wird durch elektrische Kontakte 18 jedesmal umgekehrt, wenn seine Auslenkung aus der Mittelstellung eine bestimmte Amplitude gegenüber dieser erreicht.

In den Löchern 15 des Elektrodenträgers 14 sind zwei ständig auf dem Blech 5 ruhende Elektroden 19 befestigt (F i g. 5). Diese ungefähr 10 cm voneinander entfernten Elektroden 19 werden bei 20 und 21 durch einen Gleichstromerzeuger 22 mit niedriger Spannung (1,5 Volt) gespeist. Ein an einen Verstärker 23 angekoppelter Spannungsabgriff mit hoher Impedanz gestattet bei 24 die fortlaufende Aufzeichnung der an den Klemmen 20 und 21 herrschenden Spannung.

Theoretisch können an den Kontaktstellen zwischen den Elektroden 19 und dem Blech 5 mehrere verschiedene Fälle auftreten.

a) Die Elektroden 19 berühren beide das Blech 5 an Stellen, wo das Abbeizen vollständig erfolgt ist (s. F i g. 6). Der im Blech fließende Strom ist am höchsten und die Spannung zwischen den Klemmen 20 und 21 am kleinsten. Solange dieser Fall besteht, ist die aufgezeichnete Kurve ein Stück einer waagerechten Geraden mit kleinster Ordinate.

Diesem Fall a) entsprechende Diagramme sind in Fig. 7 dargestellt. Diese liefern als Ordinate den Spannungswert an den Klemmen 20 und 21 als Funktion der als Abszisse aufgetragenen Stellung des Arms 13. Die Kurve 29 entspricht der Apparatur 7 in Fig. 1 und die Kurve 30, auf einem anderen Niveau, der Apparatur 8. Die waagerechten Teile mit größten Ordinaten (31 und 32) stellen den Betrag der Spannungen an den Klemmen 20 und 21 während der Totgänge des Arms 13 dar, d. h., wenn die Elektroden 19 nicht auf dem Blech aufliegen, was deshalb möglich ist, weil das Blech, dessen Breite kleiner als die der Tröge ist, eine Querbewegung erfahren kann. In diesem Fall hat der Spannungsabfall einen Mindestwert und die für diese Spannungen aufgezeichneten Werte sind am höchsten. Die waagerechten Kurventeile 33 und 34 stellen die zwischen 20 und 21 (an den Vorrichtungen 7 und 8) gemessenen Spannungswerte in dem Fall dar, daß beide Elektroden das Blech an vollkommen abgebeizten Stellen berühren. An diesen Stellen sind die Kontaktwiderstände am kleinsten, der Strom am größten und die Spannung am kleinsten. Die Diagramme dieser Figuren zeigen also an, daß die Beizung zwischen den Trögen 3 und 4 bereits genügt und daß sie am Ausgang des Trogs 4 übermäßig sein könnte. Liegt dem die Beizung Überwachenden ein Kurvenbild dieser Art vor, so ist er also veranlaßt, die Vorschubgeschwindigkeit des Blechs 5 etwas zu erhöhen, um jedes Uberbeizen im Trog 4 zu vermeiden.

b) Eine oder beide Elektroden 19 sind vom Blech 5 durch eine Zunderschicht 43 getrennt (F i g. 8 und 9). Der Kontaktwiderstand zwischen Elektrode und Blech ist größer als im vorangegangenen Fall, der Elektrodenstrom ist schwächer und die Spannung 20 und 21 höher. Diese Erscheinung verstärkt sich, wenn beide Elektroden auf einer Zunderschicht 43 ruhen.

Jede unter diesen Umständen ausgeführte Messung führt im Diagramm zu einer Spannungsspitze von mehr oder weniger hoher Ordinate, je nach dem Zunderzustand am betrachteten Ort. Die Skizze Fig. 10 stellt zwei typische Kurven dieses Falles dar. Die obere Kurve 35 entspricht der Vorrichtung 7 und die Kurve 36 der Vorrichtung 8. In diesem Fall entsprechen ebenfalls die waagerechten Kurventeile 37 und 38 den Totgängen der Arme 13 und die Teile 39 und 40 den tatsächlichen Messungen der Spannungen am

Blech. Man sieht, daß die Teile 39 das Vorhandensein einer ausgedehnten und starken Zunderschicht darstellen, während die Teile 40 schon einen ausgeprägteren, wenngleich unvollständigen Beizzustand ausdrücken. Der das Beizen Überwachende ist also veranlaßt, die Blechgeschwindigkeit zu verlangsamen, wenn er ein Kurvenbild dieser Art vor sich hat, weil das Blech im Trog 4 noch nicht genug gebeizt ist. Die ideale Beizgeschwindigkeit wird erreicht, wenn die aufgezeichneten Diagramme von der in Fig. 11 dargestellten Art sind, in der die Kurventeile 14 eine genügende Beizung am Ort der Meßvorrichtung 8, und die Teile 42 eine ungenügende Beizung am Ort der Vorrichtung 7 anzeigen.

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Überwachung und Regulierung des Beizens von Blechen, Metallbändern oder Metallfolien, die in einer aus einer Reihe von Flüssigkeitsbehältern bestehenden Durchlaufbeizanlage kontinuierlich behandelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Feststellung des Beizzustandes des bandförmigen Gutes dessen gegebenenfalls von etwa störendem Flüssigkeitsfihn befreite Oberfläche nach Verlassen des letzten Flüssigkeitsbehälters mit zwei unter Spannung stehenden Elektroden in Berührung gebracht, bei durchlaufendem Gut die an den Elektroden auftretende Impedanz gemessen, dieses Meßergebnis mit der an einem ideal gebeizten Blech ermittelten Impedanz in Vergleich gesetzt und aus den Vergleichsdaten die für die Erzielung richtig gebeizter Oberflächen erforderliche Durchlaufgeschwindigkeit ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Elektrode quer zur Durchlaufrichtung des Beizguts, zweckmäßig über seine gesamte Breite, hin- und herbewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Beizgut an der Meßstelle durch Beblasen mit Druckluft getrocknet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichsvorgang fortlaufend und gegebenenfalls selbsttätig erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zu beizenden Blech die zwischen zwei Fühlern bestehende Impedanz an den Stellen, wo das Blech einen Beiztrog verläßt, um in einen anderen einzutreten, gemessen wird, die Kennwerte der gemessenen Impedanzen aufgezeichnet werden und die Durchlaufgeschwindigkeit des Blechs in den Trögen derart verändert wird, daß die am Blech an einer bestimmten Stelle gemessenen Impedanzkennwerte praktisch identisch werden mit vorher bekannten und als ideale Sollwerte für den Beizfortschritt des Blechs an der betrachteten Stelle angesehenen Werten.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzmeßvorrichtungen derart angeordnet und geführt werden, daß bei jeder von ihnen mindestens ein Fühler das Blech entlang einer vorzugsweise im wesentlichen quer zur Blechlängsachse verlaufenden Bahn abtastet und jede gemessene Impedanz dauernd aufgezeichnet wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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