DE19602303C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Beize von Materialbahnen aus Stahl - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Beize von Materialbahnen aus Stahl

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Anlage zur Beize von Materialbahnen aus Stahl nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 12.
Bei der Herstellung von Flacherzeugnissen aus nichtrostenden Stählen entsteht an der Oberfläche des Stahlbandes in der Regel eine Zunderschicht. Diese Zunder­ schicht wird durch Beizen entfernt. In der Regel wird als Beizmedium eine Misch­ säure (Flußsäure und Salpetersäure) eingesetzt. Der Beizbetrieb mit Mischsäure verursacht in den meisten Anlagen große Schwierigkeiten durch die Schlamm­ bildung. Da die Anpassung der Beizanlagen an das jeweilige Beizgut nur träge er­ folgt, sind die Betriebe gezwungen, die geforderten Materialqualitäten in bestimmter Reihenfolge hintereinander zu beizen. Durch diese Produktionsverzögerung entstehen zusätzlich sehr hohe Lagerkosten. Um eine schnellere Anpassung der Beizbadaktivität an die Notwendigkeiten zu erreichen, wird bei bekannten Anlagen über eine Temperaturregelung die Beizbadaktivität an die notwendigen Betriebsbedingungen angepaßt. Dies führt zu einem gewissen Risiko, da der Temperaturregelbereich relativ gering ist. Durch die im Allgemeinen mögliche Temperaturveränderung von 30°C kann ca. die achtfache chemische Reaktionsgeschwindigkeit erzielt werden. Die Vielfalt der produzierten Edelstähle zeigt jedoch Metallabtragsraten, die sich bis zu einem Faktor von 100 unterscheiden. Die leicht beizbaren Materialqualitäten werden dabei in der Regel überbeizt.
Aus der Druckschrift Dettner/Elze, Bd. 1, Teil 2, Handbuch der Galvanotechnik ist allgemein bekannt, das Beizverfahren auf das zu beizende Material einschließlich seiner Vorbehandlung einzustellen.
Überdies ist aus der DE-PS 37 24 335 bekannt, die Säurekonzentration in einem Beizbad mittels eines Meßverfahrens zur Ermittlung der Dichte und Leitfähigkeit zu steuern.
Ziel der Erfindung ist es, das Verfahren bzw. die Anlage gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 12 derart zu verbessern, daß eine flexible und schnelle Anpassung an die gesamte Bandbreite von Edelstahlqualitäten erfolgen kann.
Dies wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. 12 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Durch die Regelung der Säurekonzentration und/oder Säurezusammensetzung kann der bisher mögliche Betriebsbereich durch die Temperaturänderung wesentlich erweitert werden.
Wird die Säure aus Vor­ ratsbehältern mit unterschiedlicher Säurekonzentration und/oder Säurezusammen­ setzung in das Beizbad eingespeist, kann in geeigneter Weise die erforderliche Säurekonzentration und/oder Säurezusammensetzung eingesetzt werden.
Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zusätz­ lich die Beizbadtemperatur geregelt wird. Durch die zusätzliche Regelung der Beiz­ badtemerpatur kann für jede Säurekonzentration und/oder Säurezusammensetzung ein entsprechender Bereich an Beizbadaktivität und somit eine entsprechende Bandbreite von zu beizenden Edelstahlqualitäten erreicht werden. Wird hier die Temperaturgrenze erreicht, kann in einfacher Weise auf einen weiteren Vorratsbehälter umgeschaltet werden.
Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmenge der Säurezufuhr geregelt wird. Durch die entsprechende Regelung der Durchflußmenge der Säurezufuhr ist eine weitere Anpassung der Beizbadaktivi­ tät an die Erfordernisse in einfacher Weise möglich.
Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Betriebsparameter der Vorbehandlungsstufen geregelt werden. Dabei kann die Stromdichte einer Vorbeize und/oder die Betriebsparameter beim Strahler, bei ab­ rasiven Bürsten oder bei einem Zunderbrecher geregelt werden. Durch die Regelung der Betriebsparameter der Vorbehandlungsstufen läßt sich die nötige Beizbadaktivität entsprechend reduzieren und somit wird auch eine ausreichende Beizwirkung im Regelbereich der Säurekonzentration, Säurezusammensetzung, Beizbadtemperatur und Durchflußmenge erzielt.
Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Säurekonzentration und/oder Säurezusammensetzung in Abhängigkeit der Dichte der Abbeize im Beizbad aus dem entsprechenden Vorratsbehälter ausgewählt und in das Beizbad eingespeist wird. Durch die Dichtemessung der Abbeize läßt sich die Beizwirkung durch den Anfall von Schlamm feststellen und entsprechend regeln. Dadurch kann in einfacher Weise vermieden werden, daß sich unerwünschter Schlamm bildet.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Säurekonzentration und/oder Säurezusammensetzung in Abhängigkeit der Leitfähig­ keit der Abbeize aus dem entsprechenden Vorratsbehälter ausgewählt und in das Beizbad eingespeist wird. Die Leitfähigkeit der Abbeize gibt ein Maß für den Anteil an Metallen in der Säure an, wodurch ebenfalls eine übermäßige Schlammbildung verhindert werden kann. Die Kombination von Dichte- und Leitfähigkeitsmessung mit entsprechender Regelung ist besonders vorteilhaft, da die Dichte primär durch den Metallgehalt, aber auch durch den Salpetersäureanteil beeinflußt wird. Um den Einfluß des Salpetersäureanteils zu kompensieren, wird vorteilhafterweise zusätzlich die Leitfähigkeit berücksichtigt.
Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die ver­ brauchte Beizsäure regeneriert wird. Um die Betriebskosten niedrig zu halten, kann die Beizsäure einer entsprechenden Regenerationsanlage zugeführt werden.
Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die regenerierte Abbeize entsprechend ihrer Zusammensetzung mit Frischsäure ge­ mischt wieder den Säurevorratsbehältern zugeführt wird. Durch die entsprechende Mischung mit Frischsäure kann in den einzelnen Behältern wiederum die konstante Säurekonzentration und/oder Säurezusammensetzung gehalten werden.
Die Erfindung betrifft weiter eine Anlage zur Beize von Materialbahnen aus Stahl, insbesondere Edelstahl, bei dem das Band mindestens ein Beizbad mit mindestens einer Beizsäure durchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Zirkulationstanks mit unterschiedlicher Säurekonzentration und/oder Säurezu­ sammensetzung vorgesehen sind. Durch diese Ausführung ist eine rasche Um­ stellung der Säurekonzentration und/oder Säurezusammensetzung und somit eine rasche Anpassung der Beizwirkung an die Erfordernisse möglich.
Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Säurezufuhr zum Beizbad durch Umschaltung von, einem auf einen anderen Zirkulationstank geändert wird. Dadurch arbeitet die Regenerationsanlage mit kon­ stanten Eingangskonzentrationen und somit konstanten Ausgangsbedingungen. Weiters werden Fehler bei der Analyse und der manuellen Säuredosierung ver­ mieden, wodurch die Produktqualität und die Effektivität der Anlage verbessert werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtemessung der Abbeize vorgesehen ist. Durch die Dichtemessung der Abbeize kann in einfacher Weise die Schlammbildung im Beizbehälter bestimmt und durch geeignete Regelungen die Schlammbildung minimiert werden.
Eine günstige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anlage ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens zwei Beizbäder mit jeweils mindestens zwei Zirkulations­ tanks vorgesehen sind. Wird die Beize zweistufig durchgeführt, läßt sich durch die Füllung der Zirkulationstanks mit unterschiedlicher Säurekonzentration und/oder Säurezusammensetzung eine noch größere Variationsbreite der Beizbehandlung er­ reichen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Temperatur der Beizsäure Wärmetauscher im Zirkulationskreislauf vorgesehen sind.
Eine günstige Ausbildung einer Anlage nach der Erfindung ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Zirkulationskreislauf Pumpen mit Durchsatzregelung vorgesehen sind.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit vorgesehen ist, die mit den Ventilen der Zufuhrleitungen der Säuren, den Temperaturregelungen der Wärmetauscher, der Durchsatzmengenregelung der Zirkulationspumpen sowie den entsprechenden Regelorganen für die Betriebs­ parameter der vorgeschalteten Aggregate verbunden ist, wobei die Steuereinheit mit der Dichtemessung verbunden sein kann. Durch die Steuereinheit kann in günstiger Weise die Beizleistung der Anlage an das zu beizende Material sowie an allfällige Vorbehandlungen in großer Variationsbreite angepaßt werden.
Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben, wobei Fig. 1 den Aufbau einer Beizanlage nach der Erfindung und Fig. 2 verschie­ dene Schaltungsmöglichkeiten der Anlage darstellt.
Die Beizanlage 1 in Fig. 1 besteht aus zwei Beizbehältern 2, 2' durch die das Metall­ band 3 transportiert wird. Die Säurezufuhr erfolgt über Leitungen 4, 4'. In diese Zufuhrleitungen 4, 4' sind Wärmetauscher 5, 5' sowie Zirkulationspumpen 6, 6' ge­ schaltet. Über Ventile 7, 7' wird aus den Zirkulationstanks T1, T2, T3, T4 Beizsäure den Beizbehältern 2, 2' zugeführt. Aus den Beizbehältern 2, 2' wird die Beizsäure am Beginn 9, 9' des Behälters sowie am Ende 10, 10' über Ventile 8, 8' wieder den Zirkulationstanks zugeführt. Zur Füllung der Beizbehälter 2, 2' mit Beizsäure der erforderlichen Konzentration und/oder Zusammensetzung sind Zufuhrleitungen für Flußsäure (HF), Salpetersäure (HNO3), Wasser sowie unterschiedlichen Qualitäten in Konzentration und/oder Zusammensetzung von regenerierter Beizsäure (reg. Säure 1, reg. Säure 2) vorgesehen. Diese Leitungen können alternativ auch in die einzelnen Zirkulationstanks münden. In die Leitungen 4, 4' sind noch jeweils ein Dichtemessgerät 11, 11' und ein Leitfähigkeitsmessgerät 12, 12' für die Regelung eingebaut.
Die einzelnen Zirkulationstanks T1, T2, T3, T4 sind mit Säuren verschiedener Zusammensetzung und/oder Konzentration gefüllt. Für eine zu beizende Material­ qualität wird nun für den ersten Beizbehälter 2 die entsprechende Beizsäure aus z. B. dem Zirkulationstank T1 verwendet. Die Beizwirkung wird durch Regelung der Durchflußmenge der Zirkulationspumpe 6 und/oder der Temperatur mittels des Wärmetauschers 5 an die Erfordernisse angepaßt. Ändert sich die Vorbehandlung oder z. B. die Durchlaufgeschwindigkeit des Metallbandes, kann die Beizwirkung durch Variation der Durchflußmenge bzw. der Temperatur entsprechend angepaßt werden. Für die Beize im Beizbehälter 2' gilt analoges. Wird nun die Qualität des zu beizenden Metallbandes geändert, wird auch eine wesentlich geänderte Beizwirkung erforderlich. Diese Änderung ist durch Variation der Zirkulationsmenge und/oder Temperatur nicht mehr realisierbar. Es wird nun erfindungsgemäß umgeschaltet und die Beizsäure aus Zirkulationstank T2 verwendet. Analog kann auch für den Beiz­ behälter 2' vom Zirkulationstank T3 auf Zirkulationstank T4 umgeschaltet werden. Soll nur eine Beizstufe mit Säure betrieben werden, kann der zweite Beizbehälter mit Wasser gefüllt werden. Um eine noch größere Variationsmöglichkeit hinsichtlich der Beizwirkung zu haben, kann auch Säure vom Zirkulationstank T3 oder T4 im Beiz­ behälter 2 verwendet werden. Analog kann auch Säure vom Zirkulationstank T1 oder T2 im Beizbehälter 2' verwendet werden. Sind die Behälter genügend groß, so kann auch in beiden Beizbehältern 2 und 2' die Säure aus dem gleichen Zirkulationstank T1, T2, T3 oder T4 verwendet und gegebenenfalls durch Anpassung der Durchfluß­ menge der Zirkulationspumpe 6, 6' oder der Aufwärmung im Wärmetauscher 5, 5' die Beizwirkung für beide Beizbehälter 2, 2' unterschiedlich eingestellt werden. In den Abfluß der Beizsäure aus den Beizbehältern 2, 2' kann z. B. im Bereich der Abfluß­ ventile 8, 8' noch ein Dichtemessgerät 11, 11' eingebaut werden, womit die Dichte der Abbeize gemessen und der Schlammanfall bestimmt werden kann. Zur Kompen­ sation des Einflusses des Salpetersäureanteils kann auch noch ein Leitfähigkeits­ messgerät 12, 12' eingebaut werden. Vorteilhafterweise sind alle Ventile 7, 7', 8, 8', Temperaturregelung der Wärmetauscher 5, 5', Durchflußregelung der Zirkulations­ pumpen 6, 6', die Dichtemessungen 11, 11' sowie Leitfähigkeitsmessungen 12, 12', Ventile der Säurezufuhrleitungen und die entsprechenden Regelparameter der Vor­ stufen mit einer Steuerungseinheit verbunden, die aufgrund von eingegebenen materialabhängigen Parametern die Beizwirkung regelt.
Die verschiedenen Betriebsweisen und der entsprechende Einsatz der Säuren aus den einzelnen Zirkulationstanks ist in Fig. 2 dargestellt.

Claims (18)

1. Verfahren zur Beize von Materialbahnen aus Stahl, insbesondere Edelstahl, bei dem das Band mindestens ein Beizbad mit mindestens einer Beizsäure durch­ läuft, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit der Materialqualität, der Vorbehandlung und der Betriebsparameter der Beize die Säurekonzentration und/oder Säurezusammensetzung automatisch ausgewählt wird, wobei die Säuredosierung durch Einspeisung aus Vorratsbehältern mit unterschiedlicher Säurekonzentration und/oder Säurezusammensetzung erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Beizbadtemperatur geregelt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmenge der Säurezufuhr geregelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Betriebsparameter der Vorbehandlungsstufen geregelt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromdichte einer Vorbeize geregelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Betriebs­ parameter beim Strahler, bei abrasiven Bürsten oder bei einem Zunderbrecher geregelt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Säurekonzentration und/oder Säurezusammensetzung in Abhängigkeit der Dichte der Abbeize im Beizbad aus dem entsprechenden Vorratsbehälter ausgewählt und in das Beizbad eingespeist wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Säurekonzentration und/oder Säurezusammensetzung in Abhängigkeit der Leitfähigkeit der Abbeize aus dem entsprechenden Vorratsbehälter ausgewählt und in das Beizbad eingespeist wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die verbrauchte Beizsäure (Abbeize) regeneriert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die regenerierte Abbeize entsprechend ihrer Zusammensetzung mit Frischsäure gemischt wieder den Säurevorratsbehältern zugeführt wird.
11. Anlage zur Beize von Materialbahnen aus Stahl, insbesondere Edelstahl, bei dem das Band mindestens ein Beizbad mit mindestens einer Beizsäure durchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Zirkulationstanks (T1, T2, T3, T4) mit unterschiedlicher Säurekonzentration und/oder Säurezusammensetzung vorge­ sehen sind.
12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Säurezufuhr zum Beizbad durch Umschaltung von einem auf einen anderen Zirkulationstank (T1, T2, T3, T4) ge­ ändert wird.
13. Anlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichte­ messung der Abbeize vorgesehen ist.
14. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Beizbäder mit jeweils mindestens zwei Zirkulationstanks (T1, T2, T3, T4) vor­ gesehen sind.
15. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Temperatur der Beizsäure Wärmetauscher (5) im Zirkulations­ kreislauf vorgesehen sind.
16. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Zirkulationskreislauf Pumpen (6, 6') mit Durchsatzregelung vorgesehen sind.
17. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit vorgesehen ist, die mit den Ventilen (7, 7') der Zufuhrleitungen (4, 4') der Säuren, den Temperaturregelungen der Wärmetauscher (5), der Durchsatz­ mengenregelung der Zirkulationspumpen (6, 6') sowie den entsprechenden Regel­ organen für die Betriebsparameter der vorgeschalteten Aggregate verbunden ist.
18. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit mit der Dichtemessung (11, 11') verbunden ist.
DE19602303A 1995-02-15 1996-01-23 Verfahren und Vorrichtung zur Beize von Materialbahnen aus Stahl Expired - Lifetime DE19602303C5 (de)

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