DE19882648B4

DE19882648B4 - Verfahren und Einrichtung zum Beizen eines Metallbandes

Info

Publication number: DE19882648B4
Application number: DE19882648T
Authority: DE
Inventors: Wilfried Schlechter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1998-09-16
Publication date: 2009-09-03
Anticipated expiration: 2018-09-17
Also published as: DE19882648D2; ATA911598A; DE19743022A1; WO1999016933A1; US6419756B1; KR100404609B1; AT413284B; KR20010015663A; RU2208066C2

Abstract

Verfahren zum Beizen eines Metallbandes (2), insbesondere eines Walzbandes (2), mittels einer Beizanlage (1), die von dem Metallband (2) durchlaufen wird und in der das Metallband (2) mit einer Beizflüssigkeit abgebeizt wird, wobei das Beizergebnis von Beizparametern abhängig ist, wobei die Beizparameter die Temperatur der Beizflüssigkeit im Zulauf (T_Z), die Temperatur der Beizflüssigkeit im Ablauf (T_A), die Geschwindigkeit des Metallbandes (v), den Säureparameter der Beizflüssigkeit (c_s), die Eisenkonzentration in der Beizflüssigkeit (c_Fe), Eigenschaften des Metallbandes (2) und den Turbulenzdruck in der Beizanlage (p) umfassen, wobei das Beizergebnis erfasst wird und zumindest einer der Beizparameter in Abhängigkeit von dem erfassten Beizergebnis im Sinne einer Verbesserung des Beizergebnisses automatisch verändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Beizergebnis durch Messung von Defekten und/oder nicht abgebeizten Stellen auf dem Metallband (2) erfasst wird, dass die Defekte und/oder nicht abgebeizten Stellen auf dem Metallband (2) klassifiziert und gezählt werden und dass der zumindest eine Beizparameter in...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zum Beizen eines Metallbandes, insbesondere eines Walzbandes, mittels einer Beizanlage, die von dem Metallband durchlaufen wird und in der das Metallband mit einer Beizflüssigkeit abgebeizt wird, wobei das Beizergebnis von Beizparametern abhängig ist, wobei die Beizparameter die Temperatur der Beizflüssigkeit im Zulauf, die Temperatur der Beizflüssigkeit im Ablauf, die Geschwindigkeit des Metallbandes, den Säureparameter der Beizflüssigkeit, die Eisenkonzentration in der Beizflüssigkeit, Eigenschaften des Metallbandes und den Turbulenzdruck in der Beizanlage umfassen.
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 Beizflüssigkeit, Geschwindigkeit, mit der das Metallband die Beizanlage durchläuft, der Säuregehalt in der Beizflüssigkeit, der Metallgehalt in der Beizflüssigkeit, insbesondere der Eisengehalt in der Beizflüssigkeit, Bandparameter, wie z. B. Material und geometrische Abmessungen, und der Turbulenzdruck der Beizflüssigkeit.
Die Beizparameter sind derart einzustellen, dass möglichst die gewünschte Menge an Material vom Metallband abgetragen wird. Abweichungen vom gewünschten 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 Metall- bzw. Eisengehalt in der Beizflüssigkeit unverhältnismäßig. 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 Metallbandes 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 möglichst guten Beizergebnisses erfolgt bekannterweise durch einen Bediener der Beizanlage. Dies führt jedoch zu Schwankungen im Beizergebnis. Unter Beizergebnis ist z. B. die Menge des abgetragenen Materials oder die Menge des auf dem Metallband verbliebenen Zunders zu verstehen.
Aus der DE 1 260 923 A ist ein Verfahren zum Beizen eines Metallbandes mittels einer Beizanlage, die von dem Metallband durchlaufen wird, bekannt. In der Beizanlage wird das Metallband mit einer Beizflüssigkeit abgebeizt. Das Beizergebnis ist von Beizparametern abhängig, insbesondere von der Geschwindigkeit des Metallbandes. Das Beizergebnis wird erfasst und die Geschwindigkeit des Metallbandes in Abhängigkeit von dem erfassten Beizergebnis automatisch verändert.
Aus dem Buch „Beizen von Metallen” von Rafael Rituper, Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau 1993, Seiten 33 bis 38 und 94 bis 97, ist bekannt, dass der Beizvorgang von einer Vielzahl von Parametern abhängt und dass Teile des Beizvorgangs automatisiert geregelt werden können.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zum Beizen eines Metallbandes anzugeben, mittels derer das Beizergebnis verbessert wird. Ferner ist es wünschenswert, die Kosten für das Beizen eines Metallbandes zu verringern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. eine Einrichtung gemäß Anspruch 8 gelöst.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Im Einzelnen zeigen:
1 eine erfindungsgemäß betriebene Bandanlage und
2 eine Anordnung zum Trainieren eines Bewerters.
In 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 eine Beizanlage, durch die ein Metallband 2 in Richtung des mit Bezugszeichen 3 be zeichneten Pfeils durchlauft. Das Metallband 2 wird in der Beizanlage 1 mit einer Beizflüssigkeit abgebeizt. Die Beizflüssigkeit wird der Beizanlage 1 über Zuleitungen 18, 19 und einen Wärmetauscher 10 aus einem Beizflüssigkeitstank 13 zugeführt. 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 Beizflüssigkeitstank 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 unerwünschten Materials, wie etwa Zunder, hängt von Beizparametern 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 Beizflüssigkeit, die Eisenkonzentration c_Fe in der Beizflüssigkeit, des Turbulenzdruckes p der Beizflüssigkeit in der Beizanlage 1 sowie die Eigenschaften B des Metallbandes, wie dessen Material und dessen geometrische Abmessungen sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird nur der Beizparameter Temperatur der Beizflüssigkeit beeinflußt. Dieses ist eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung, jedoch wird das Beizergebnis weiter verbessert, wenn in analoger Weise weitere Beizparameter eingestellt werden.
Die Temperatur T_Z der Beizflüssigkeit im Zulauf bzw. die Temperatur T_A der Beizflüssigkeit im Ablauf werden mit Temperaturmeßgeräten 9 bzw. 8 gemessen.

Das Beizergebnis wird mittels eines optischen Meßgerätes 4 gemessen. Das Signal des Meßgerätes 4 wird einem Klassifikator 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 dunkle Streifen” und ”kurze helle Streifen” entsprechend folgender Tabelle klassifiziert werden:

Defektkategorien	Definition in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit
	v = 360 m/min	v = 600 m/min	v = 1400 m/min	v = beliebig
Loch	∅ ≥ 0,25 mm	∅ ≥ 0,3 mm	∅ > 0,75 mm	-
dunkler Fleck	∅ ≥ 0,85 mm	∅ ≥ 1,0 mm	∅ > 1,75 mm	-
heller Fleck	∅ ≥ 0,85 mm	∅ ≥ 1,0 mm	∅ > 1,75 mm	-
lange dunkle Streifen (kontrastarm)	Breite ≥ 0,25 mm Länge ≥ 3 m	Breite ≥ 0,25 mm Länge ≥ 5 m	Breite ≥ 0,25 mm Länge ≥ 10 m	≥ 0,25 mm
lange helle Streifen (kontrastarm)	Breite ≥ 0,25 mm Länge ≥ 3 m	Breite ≥ 0,25 mm Länge ≥ 5 m	Breite ≥ 0,25 mm Länge ≥ 10 m	≥ 0,25 mm
kurze dunkle Streifen (kontrastreich)	Breite ≥ 0,25 mm Länge ≥ 15 mm	Breite ≥ 0,25 mm Länge ≥ 20 mm	Breite ≥ 0,25 mm Länge ≥ 30 m	-
kurze helle Streifen (kontrastreich)	Breite ≥ 0,25 mm Länge ≥ 15 mm	Breite ≥ 0,25 mm Länge ≥ 20 mm	Breite ≥ 0,25 mm Länge ≥ 30 m	-

Die Häufigkeiten der einzelnen Defektkategorien werden einem Bewerter 15 zugeleitet. Dieser ermittelt aus den Häufigkeiten der Defektkategorien, aus der Temperatur T_A der Beizflüssigkeit im Ablauf, der Temperatur T_Z der Beizflüssigkeit im Zulauf, der Geschwindigkeit v des Metallbandes 2, dem Säureparameter 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.
2 zeigt eine der in 1 ähnliche Einrichtung. Dem Regler 14 wird jedoch ein Sollwert T_Z*^B von einem Bediener 21 vorgegeben. Der Sollwert T_Z* der Temperatur der Beizflüssigkeit im Zulauf, der vom Bewerter 15 ermittelt wird, geht nicht in den Regler 14 ein. Die Einrichtung gemäß 2 weist einen Lernalgorithmus 23 auf, mittels dessen der Bewerter 15 in Abhängigkeit des Sollwerts T_Z* der Temperatur der Beizflüssigkeit 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 Abhängigkeit weiterer Beizparameter Temperatur T_Z Beizflüssigkeit im Zulauf, Temperatur T_A der Beizflüssigkeit im Ablauf, der Geschwindigkeit v des Metallbandes 2, die Säureparameter c_s der Beizflüssigkeit, die Eisenkonzentration c_Fe in der Beizflüssigkeit, dem Turbulenzdruck p der Beizflüssigkeit in der Beizanlage sowie den Eigenschaften B des Metallbandes 2 ermittelt.

Claims

Verfahren zum Beizen eines Metallbandes (2), insbesondere eines Walzbandes (2), mittels einer Beizanlage (1), die von dem Metallband (2) durchlaufen wird und in der das Metallband (2) mit einer Beizflüssigkeit abgebeizt wird, wobei das Beizergebnis von Beizparametern abhängig ist, wobei die Beizparameter die Temperatur der Beizflüssigkeit im Zulauf (T_Z), die Temperatur der Beizflüssigkeit im Ablauf (T_A), die Geschwindigkeit des Metallbandes (v), den Säureparameter der Beizflüssigkeit (c_s), die Eisenkonzentration in der Beizflüssigkeit (c_Fe), Eigenschaften des Metallbandes (2) und den Turbulenzdruck in der Beizanlage (p) umfassen, wobei das Beizergebnis erfasst wird und zumindest einer der Beizparameter in Abhängigkeit von dem erfassten Beizergebnis im Sinne einer Verbesserung des Beizergebnisses automatisch verändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Beizergebnis durch Messung von Defekten und/oder nicht abgebeizten Stellen auf dem Metallband (2) erfasst wird, dass die Defekte und/oder nicht abgebeizten Stellen auf dem Metallband (2) klassifiziert und gezählt werden und dass der zumindest eine Beizparameter in Abhängigkeit von der Klassifikation der Defekte und/oder nicht abgebeizten Stellen auf dem Metallband (2) verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Beizparameter Temperatur der Beizflüssigkeit im Zulauf (T_Z), Temperatur der Beizflüssigkeit im Ablauf (T_A), Geschwindigkeit des Metallbandes (v), Säureparameter der Beizflüssigkeit (c_s), Eisenkonzentration in der Beizflüssigkeit (c_Fe), und Turbulenzdruck der Beizflüssigkeit in der Beizanlage (p) im Sinne einer Verbesserung des Beizergebnisses automatisch verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Beizflüssigkeit im Sinne einer Verbesserung des Beizergebnisses automatisch verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, 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.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Beizparameter in Abhängigkeit 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.
Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass zum Trainieren des neuronalen Netzes oder des Neuro-Fuzzy-Bewerters die Beizparameter von einem Bediener (21) der Beizanlage (1) eingestellt werden, dass die vom Bediener (21) ermittelten Beizparameter mit den von dem neuronalen Netz oder dem Neuro-Fuzzy-Bewerter ermittelten Beizparametern verglichen werden und dass das neuronale Netz oder der Neuro-Fuzzy-Bewerter im Sinne einer Verringerung der Abweichung zwischen den vom Bediener (21) ermittelten Beizparametern und den vom neuronalen Netz oder dem Neuro-Fuzzy-Bewerter ermittelten Beizparametern trainiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Defekte und/oder die nicht abgebeizten Stellen optisch gemessen werden.
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Beizanlage (1), die von dem Metallband (2) durchlaufen wird und in der das Metallband (2) mit einer Beizflüssigkeit abgebeizt wird, wobei das Beizergebnis von Beizparametern abhängig ist, wobei die Beizparameter die Temperatur der Beizflüssigkeit im Zulauf (T_Z), die Temperatur der Beizflüssigkeit im Ablauf (T_A), die Geschwindigkeit des Metallbandes (v), den Säureparameter der Beizflüssigkeit (c_s), die Eisenkonzentration in der Beizflüssigkeit (c_Fe), Eigenschaften des Metallbandes (2) und den Turbulenzdruck in der Beizanlage (p) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ein Messgerät (4) zum Messen von Defekten auf dem Metallband (2) und/oder nicht abgebeizten Stellen eines abzubeizenden Materials auf dem Metallband (2) aufweist und dass sie einen Klassifikator (5) zum Klassifizieren und Zählen von Defekten auf dem Metallband (2) und/oder nicht abgebeizten Stellen eines abzubeizenden Materials auf dem Metallband (2) aufweist
Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen als Fuzzy-Bewerter, als neuronales Netz oder als Neuro-Fuzzy-Bewerter ausgebildeten Bewerter (15) aufweist.