DE19743022A1

DE19743022A1 - Verfahren und Einrichtung zum Beizen eines Metallbandes

Info

Publication number: DE19743022A1
Application number: DE19743022A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl Ing Schlechter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 1999-04-01
Also published as: KR100404609B1; AT413284B; ATA911598A; KR20010015663A; RU2208066C2; US6419756B1; WO1999016933A1; DE19882648D2; DE19882648B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zum Beizen eines Metallbandes, insbesondere eines Walzbandes, mittels einer Beizanlage, durch die das Metallband durchläuft und in der das Metallband mit einer Beizflüssigkeit abgebeizt wird, wobei das Beizergebnis von Beizparametern abhängig ist. Zum Reinigen von Metallbändern, insbesondere zum Entfernen von Zunderschichten auf Walzbändern, werden diese in einer Beizanlage mit einer Beizflüssigkeit, im allgemeinen Säure, abgebeizt. Die Menge des Abtrags durch das Beizen hängt von Beizparametern ab. Diese sind z. B.: Temperatur der Beizflüs sigkeit, Geschwindigkeit, mit der das Metallband durch die Beizanlage durchläuft, der Säuregehalt in der Beizflüssig keit, der Metallgehalt in der Beizflüssigkeit, insbesondere der Eisengehalt in der Beizflüssigkeit, Bandparametern, wie z. B. Material und geometrische Abmessungen, und der Turbu lenzdruck der Beizflüssigkeit. Diese Beizparameter sind der art einzustellen, daß möglichst die gewünschte Menge an Mate rial vom Metallband abgetragen wird. Abweichungen vom ge wünschten Optimalwert sind mit hohen Kosten verbunden. Wird zu viel Material abgetragen, d. h. z. B. wird nicht nur die Zunderschicht von einem Walzband, sondern auch Metall von der Oberfläche des Walzbandes abgetragen, so erhöht sich der Me tall- bzw. Eisengehalt in der Beizflüssigkeit unverhältnismä ßig hoch. Da die Reinigung der Beizflüssigkeit aufwendig und teuer ist, ist ein zu hoher Abtrag unerwünscht. Außerdem kann es bei einem zu hohen Abtrag zu Beschädigungen des Metallban des kommen. Verbleibt dagegen zu viel Material, insbesondere zu viel Zunder, auf dem Metallband, so muß dieses noch einmal die Beizanlage durchlaufen. Dieser zusätzliche Arbeitsschritt ist aufwendig und teuer.

Die Einstellung der Beizparameter zum Erzielen eines mög lichst guten Beizergebnissen erfolgt bekannterweise durch ei nen Bediener der Beizanlage. Dies führt jedoch zu Schwankun gen im Beizergebnis. Unter Beizergebnis ist z. B. die Menge des abgetragenen Materials oder die Menge des auf dem Metall band verbliebenen Zunders zu verstehen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Ein richtung zum Beizen eines Metallbandes anzugeben, mittels dessen das Beizergebnis verbessert wird. Ferner ist es wün schenswert, die Kosten für das Beizen eines Metallbandes zu verringern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. eine Einrichtung gemäß Anspruch 10 gelöst. Dabei wird bei einem Beizprozeß oben bezeichneter Art das Beizergebnis gemessen und zumindest ein Beizparameter in Ab hängigkeit der Messung des Beizergebnisses im Sinne einer Verbesserung des Beizergebnisses automatisch verändert. Die automatische Veränderung erlaubt es, auf eine Einstellung des entsprechenden Beizparameters durch einen Bediener zu ver zichten. Auf diese Weise wird ein konstanteres und besseres Beizergebnis erreicht. Ferner wird entsprechendes Bedienper sonal eingespart. Als einzustellende Beizparameter kommen be sonders die Temperatur der Beizflüssigkeit in der Beizanlage, die z. B. aus der Temperatur der Beizflüssigkeit im Zulauf in die Beizanlage und der Temperatur der Beizflüssigkeit im Ab lauf von der Beizanlage bestimmt und der Geschwindigkeit des Metallbandes, die Säureparameter der Beizflüssigkeit, die Ei senkonzentration in der Beizflüssigkeit, der Turbulenzdruck der Beizflüssigkeit in der Beizanlage sowie die Eigenschaften des Metallbandes, wie dessen Material und dessen geometrische Abmessungen, in Frage. Besonders geeignet für eine automati sche Einstellung ist dabei der Beizparameter Temperatur der Beizflüssigkeit. Da die Temperatur der Beizflüssigkeit in der Beizanlage schwer meßbar und schwer regelbar ist, werden vor teilhafterweise die Zulauftemperatur der Beizflüssigkeit in die Beizanlage, die Ablauftemperatur der Beizflüssigkeit aus der Beizanlage oder beide Temperaturen an Stelle der Tempera tur der Beizflüssigkeit in der Beizanlage verwendet.

Das Beizergebnis wird vorteilhafterweise durch Messung von Defekten und/oder nicht abgebeizten Stellen auf dem Metall band gemessen. Die Defekte und/oder nicht abgebeizten Stellen werden vorteilhafterweise klassifiziert und gezählt. Die Klassifikation der Defekte und/oder nicht abgebeizten Stellen erfolgt dabei vorteilhafterweise in bezug auf ihre Größe und/oder ihre Form. Die so klassifizierten und gezählten De fekte und/oder nicht abgebeizten Stellen werden vorteilhaf terweise bewertet. Die Bewertung erfolgt mittels eines Fuzzy-Bewerters, mittels eines neuronalen Netzes oder mittels eines Neuro-Fuzzy-Bewerters. Die Meßwerte können jedoch auch di rekt, d. h. unklassifiziert, durch einen Fuzzy-Bewerter, ein neuronales Netz oder einen Neuro-Fuzzy-Bewerter bewertet wer den, jedoch ist die indirekte Bewertung, d. h. die Bewertung der klassifizierten und gezählten Defekte und/oder nicht ab gebeizten Stellen, vorteilhafter. Das Ergebnis der Bewertung mittels eines Fuzzy-Bewerters, mittels eines neuronalen Net zes oder mittels eines Neuro-Fuzzy-Berwerters sind Sollwerte für zumindest einen Beizparameter.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäß betriebene Bandanlage

Fig. 2 eine Anordnung zum Trainieren eines Bewerters.

In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 eine Beizanlage, durch die ein Metallband 2 in Richtung des mit Bezugszeichen 3 be zeichneten Pfeils durchläuft. Das Metallband 2 wird in der Beizanlage 1 mit einer Beizflüssigkeit abgebeizt. Die Beiz flüssigkeit wird der Beizanlage 1 über Zuleitungen 18, 19 und einen Wärmetauscher 10 aus einem Beizflüssigkeitstank 13 zu geführt. Zum Abbeizen wird die Beizflüssigkeit aus Düsen 6, 7 gegen das Metallband 2 gesprüht. Das ablaufende Beizmittel wird aufgefangen und über eine Leitung 20 dem Beizflüssig keitstank 13 zugeleitet.

Der Wärmetauscher 10 dient der Erwärmung der Beizflüssigkeit. Dazu wird dem Wärmetauscher über eine Dampfleitung 16 Dampf aus einem Dampferzeuger 12 zugeleitet. Die Menge des Dampfes ist dabei über ein Ventil 11 einstellbar. Im Wärmetauscher 10 kondensiert der Dampf. Das so entstandene Wasser wird über eine Kondensatleitung 17 dem Dampferzeuger 12 zugeführt.

Das Beizergebnis, also die Menge des abgetragenen Materials, oder die Menge des auf dem Metallband 2 verbliebenen uner wünschten Materials, wie etwa Zunder, hängt von Beizparame tern ab. Diese Beizparameter können z. B. die Temperatur der Beizflüssigkeit in der Beizanlage 1, die Geschwindigkeit v des Metallbandes 1, die Säureparameter c_S der Beizflüssig keit, die Eisenkonzentration c_Fe in der Beizflüssigkeit, des Turbulenzdruckes p der Beizflüssigkeit in der Beizanlage 1 sowie die Eigenschaften B des Metallbandes, wie dessen Mate rial und dessen geometrische Abmessungen sein. Im vorliegen den Ausführungsbeispiel wird nur der Beizparameter Temperatur der Beizflüssigkeit beeinflußt. Dieses ist eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung, jedoch wird das Beizergebnis wei ter verbessert, wenn in analoger Weise weitere Beizparameter eingestellt werden.

Die Temperatur T_Z der Beizflüssigkeit im Zulauf bzw. die Tem peratur T_A der Beizflüssigkeit im Ablauf werden mit Tempera turmeßgeräten 9 bzw. 8 gemessen.

Das Beizergebnis wird mittels eines optischen Meßgerätes 4 gemessen. Das Signal des Meßgerätes 4 wird einem Klassifika tor 5 zugeleitet, in dem Defekte auf dem Metallband bzw. nicht abgebeizte Stellen eines abzubeizenden Materials wie etwa Zunder klassifiziert und gezählt werden. Die Defekte bzw. Stellen nicht abgetragenen Materials können z. B. nach den Defektkategorien "Loch", "dunkler Fleck", "heller Fleck", "lange dunkle Streifen", "lange helle Streifen", "kurze dunk le Streifen" und "kurze helle Streifen" entsprechend folgen der Tabelle klassifiziert werden:

Die Häufigkeiten der einzelnen Defektkategorien werden einem Bewerter 15 zugeleitet. Dieser ermittelt aus den Häufigkeiten der Defektkategorien, aus der Temperatur T_A der Beizflüssig keit im Ablauf, der Temperatur T_Z der Beizflüssigkeit im Zu lauf, der Geschwindigkeit v des Metallbandes 2, dem Säurepa rameter c_S der Beizflüssigkeit, der Eisenkonzentration c_Fe in der Beizflüssigkeit, dem Turbulenzdruck p der Beizflüssigkeit sowie den Eigenschaften B des Metallbandes 2 einen Sollwert T_Z* für die Temperatur der Beizflüssigkeit im Zulauf.

Der Bewerter 15 wird vorteilhafterweise als Fuzzy-Bewerter, als neuronales Netz oder als Neuro-Fuzzy-Bewerter ausgeführt. Als Neuro-Fuzzy-Bewerter kommt dabei ein Neuro-Fuzzy-System gemäß dem Artikel "Neuro-Fuzzy", H.-P. Preuß, V. Tresp, VDI-Berichte 113, ISBN 3-18-091113-1, 1994, Seiten 89 bis 122, vorteilhafterweise in Frage.

Die Sollwerte T_Z* für die Temperatur der Beizflüssigkeit im Zulauf werden einem Regler 14 zugeführt, der das Ventil 11 in Abhängigkeit der Temperatur T_Z der Beizflüssigkeit im Zulauf und dem Sollwert T_Z* der Temperatur der Beizflüssigkeit im Zulauf einstellt.

Fig. 2 zeigt eine der in Fig. 1 ähnliche Einrichtung. Dem Reg ler 14 wird jedoch ein Sollwert T_Z*^B von einem Bediener 21 vorgegeben. Der Sollwert T_Z* der Temperatur der Beizflüssig keit im Zulauf, der vom Bewerter 15 ermittelt wird, geht nicht in den Regler 14 ein. Die Einrichtung gemäß Fig. 2 weist einen Lernalgorithmus 23 auf, mittels dessen der Bewerter 15 in Abhängigkeit des Sollwerts T_Z* der Temperatur der Beiz flüssigkeit im Zulauf, der vom Bewerter 15 ermittelt wird, dem Sollwert T_Z*^B der Temperatur der Beizflüssigkeit im Zu lauf, der vom Bediener 21 ermittelt wird, sowie in Abhängig keit weiterer Beizparameter Temperatur T_Z Beizflüssigkeit im Zulauf, Temperatur T_A der Beizflüssigkeit im Ablauf, der Ge schwindigkeit v des Metallbandes 2, die Säureparameter c_S der Beizflüssigkeit, die Eisenkonzentration c_Fe in der Beizflüs sigkeit, dem Turbulenzdruck p der Beizflüssigkeit in der Beizanlage sowie den Eigenschaften B des Metallbandes 2 er mittelt.

Claims

1. Verfahren zum Beizen eines (T_Z*^B, T_A*^B) Metallbandes (2), insbesondere eines Walzbandes, mittels einer Beizanlage (1), durch die das Metallband (2) durchläuft und in der das Me tallband (2) mit einer Beizflüssigkeit abgebeizt wird, wobei das Beizergebnis von Beizparametern (T_Z, T_A, v, c_S, c_Fe, B, p) abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Beizergebnis gemessen wird und zumindest ein Beizpa rameter (T_Z T_A, v, c_S, c_Fe, B, p) in Abhängigkeit der Messung des Beizergebnisses im Sinne einer Verbesserung des Beizer gebnisses automatisch verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Beizparameter (T_Z, T_A, v, c_S, c_Fe, B, p) Temperatur (T_Z) der Beizflüssigkeit im Zulauf, Temperatur (T_A) der Beizflüssigkeit im Ablauf, Geschwindigkeit (v) des Metallbandes (2), Säureparameter (c_S) der Beizflüssigkeit, Eisenkonzentration (c_Fe) in der Beizflüssigkeit, und Turbu lenzdruck (p) der Beizflüssigkeit in der Beizanlage (1) im Sinne einer Verbesserung des Beizergebnisses automatisch ver ändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Beizflüssigkeit im Sinne einer Verbes serung des Beizergebnisses automatisch verändert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Beizergebnis durch Messung von Defekten und/oder nicht abgebeizten Stellen auf dem Metallband (2) gemessen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Defekte und/oder nicht abgebeizten Stellen auf dem Metallband (2) klassifiziert und gezählt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Defekte und/oder nicht abgebeizten Stellen auf dem Metallband (2) in bezug auf ihre Größe und/oder ihre Form klassifiziert und gezählt werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Beizparameter (T_Z, T_A, v, c_S, c_Fe, B, p) in Abhängigkeit der Defekte und/oder nicht abgebeizten Stellen auf dem Metallband (2) im Sinne einer Verbesserung des Bei zergebnisses mittels eines Fuzzy-Bewerters, mittels eines neuronalen Netzes oder mittels eines Neuro-Fuzzy-Bewerters automatisch verändert wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Beizparameter (T_Z, T_A, v, c_S, c_Fe, B, p) in Abhängigkeit der Klassifikation der Defekte und/oder nicht abgebeizten Stellen auf dem Metallband (2) im Sinne einer Verbesserung des Beizergebnisses mittels eines Fuzzy- Bewerters, mittels eines neuronalen Netzes oder mittels eines Neuro-Fuzzy-Bewerters automatisch verändert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Trainieren des neuronalen Netzes oder des Neuro- Fuzzy-Bewerters die Beizparameter (T_Z, T_A, v, c_S, c_Fe, B, p) von einem Bediener (21) der Beizanlage (1) eingestellt wer den, daß die vom Bediener (21) ermittelten Beizparameter (T_Z*^B, T_A*^B) mit den von dem neuronalen Netz oder dem Neuro- Fuzzy-Bewerter ermittelten Beizparametern (T_Z*, T_A*) vergli chen werden und daß das neuronale Netz oder der Neuro-Fuzzy- Bewerter im Sinne einer Verringerung des Abweichung zwischen den vom Bediener ermittelten Beizparametern (T_Z*^B, T_A*^B) und dem vom neuronalen Netz oder dem Neuro-Fuzzy-Bewerter ermit telten Beizparametern (T_Z*, T_A*) trainiert werden.

10. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Beizanlage (1), durch die das Metallband (2) durchläuft und in der das Metallband (2) mit einer Beizflüssigkeit abgebeizt wird, wobei das Bei zergebnis von Beizparametern (T_Z, T_A, v, c_S, c_Fe, B, p) abhän gig ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung ein Meßgerät (4) zum Messen von Defekten auf dem Metallband (2) bzw. nicht abgebeizte Stellen eines abzubeizenden Materials auf dem Metallband (2) aufweist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Klassifikator (5) zum Klassifizieren und Zählen von Defekten auf dem Metallband (2) bzw. nicht abgebeizte Stellen eines abzubeizenden Materials auf dem Metallband (2) aufweist.

12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen als Fuzzy-Bewerter, als neuronales Netz oder als Neuro-Fuzzy-Bewerter ausgebildeten Bewerter 15 aufweist.