DE4420718A1 - Verfahren zum Beizen von band- oder tafelförmigem Behandlungsgut - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum che­ mischen oder elektrochemischen Beizen von aus nichtrosten­ dem Stahl bestehendem, band- oder tafelförmigem Behand­ lungsgut, insbesondere ferritischem Edelstahlband, in einer schwefel- oder salzsäurehaltigen Behandlungsflüs­ sigkeit, bei dem das Behandlungsgut zunächst in einer aus mindestens einem mit der Behandlungsflüssigkeit gefüllten Behandlungsbehälter gebildeten ersten Stufe vorgebeizt, in einer Spüleinheit zwischengereinigt, danach in einer ebenfalls mindestens einen mit der Behandlungsflüssigkeit gefüllten Behandlungsbehälter enthaltenden zweiten Stufe fertiggebeizt und schließlich gespült und getrocknet wird.

Bei nichtrostenden bzw. rostbeständigen, legierten Stäh­ len, die auch Edelstähle genannt werden, ist es zur Erzie­ lung einer höchsten chemischen Beständigkeit erforderlich, eine metallisch saubere Oberfläche mit geringer Rauhtiefe zu erreichen. Die beim Walzvorgang entstandenen Zunder­ schichten bzw. Anlauffarben müssen entfernt werden, da sie eine Ausbildung der korrosionshemmenden Passivschicht ver­ hindern. Gegenüber niedriglegierten oder kohlenstoff­ reichen Stählen unterscheiden sich die nichtrostenden Stähle beiztechnisch dadurch, daß
das Grundmetall gegenüber einem Säureangriff bestän­ diger ist,
bei einem stärkeren Angriff der Säure die Oberfläche nicht gleichmäßig, sondern in der Regel stellenweise stärker abgetragen wird,
die Zunderschicht neben Eisenoxiden verschiedener Art auch Oxide der Legierungsmetalle enthält,
die Zunderschicht stärker auf dem Grundmetall haftet und schwerer in Lösung zu bringen, chemisch zu verän­ dern oder zu beseitigen und der Aufwand zu ihrer Ent­ zunderung erheblich höher ist.

Es ist bekannt, ein durch einen Walzvorgang hergestell­ tes, insbesondere ferritisches Edelstahlband in der Wei­ se chemisch oder elektrisch zu entzundern bzw. zu beizen, daß das bereits mechanisch entzunderte Edelstahlband durch mindestens zwei mit einer Beizflüssigkeit gefüllte Tauch- Behandlungsbehälter geführt wird. Dabei können die Tauch- Behandlungsbehälter als Tief-, Flach- oder Flutbeizbehäl­ ter ausgebildet sein, wobei die Beizflüssigkeit im Kreis­ lauf durch den jeweiligen Tauch-Behandlungsbehälter ge­ führt und gegebenenfalls zur Erzeugung von Turbulenzen herangezogen wird. Zwischen den Tauch-Behandlungsbehältern ist eine Abquetscheinrichtung und eine Spüleinheit vorge­ sehen, mittels denen die noch auf dem Edelstahlband be­ findliche Behandlungsflüssigkeit entfernt wird. Bereits hinter dem ersten Tauch-Behandlungsbehälter weist das Edelstahlband einen dunklen Niederschlag auf, der aus Re­ aktionsprodukten bei der Umsetzung der Beizflüssigkeit mit der Zunderschicht entstanden ist. Dieser dunkle Nieder­ schlag haftet an der während des Beizens freiwerdenden oxid-Metall-Oberfläche besonders stark, was den weiteren Beizvorgang erheblich beeinträchtigt und damit zwangsläu­ fig zu längeren Beizzeiten führt.

Beispielsweise beim Beizen eines Edelstahlbandes mit 0,035% C, 0,012% S, 0,18% Cu, 18% Cr, 0,08% Ni und 0,05% As in einer 20%igen Schwefelsäure mit einer Tempe­ ratur von etwa 95°C bildet sich hinter dem ersten Tauch- Behandlungsbehälter ein Niederschlag, der etwa 40% Cr, 20% Cu, 5% c, 4% As und 3% Ni enthält.

Beim Beizen des gleichen Stahlbandes in einer 18%igen Salzsäure mit einer Temperatur von 80°C ist der Anteil der unlöslichen Bestandteile und damit des dunklen Nie­ derschlages etwas geringer. Die Zusammensetzung des hier entstehenden Niederschlages ist ähnlich wie beim Beizen in Schwefelsäure. Die Zusammensetzung des Niederschlages ist also immer von der verwendeten Beizflüssigkeit und der Zu­ sammensetzung des Edelstahlbandes abhängig. Bei hochge­ kohlten Stählen ist der Anteil des Kohlenstoffs und bei ferritischen Chromstählen der Anteil des Chroms am größ­ ten.

Dieser dunkle Niederschlag muß jedoch entfernt werden. Da­ zu wird hinter der Spüleinheit eine Bürstenmaschine ange­ ordnet, die mit mehreren rotierenden, gegen die Unter- und Oberseite des bandförmigen Behandlungsgutes wirkenden Bür­ stenwalzen bestückt ist. Eine derartige Bürstenmaschine ist verhältnismäßig aufwendig. Darüber hinaus weisen die Bürstenwalzen einen verhältnismäßig hohen Verschleiß auf. Der beim Bürstvorgang abgetragene Niederschlag und die da­ bei entwickelte Wärme müssen abgeführt werden, wozu rela­ tiv hohe Umwälzvolumenströme erforderlich sind. Grundsätz­ lich hat das Tauchbeizen vom Edelstahlband den Vorteil, daß eine verhältnismäßig glatte Oberfläche entsteht. Als Nachteil müssen jedoch der dunkle Niederschlag und ver­ hältnismäßig lange Beizzeiten in Kauf genommen werden.

Um die Beizzeiten zu verkürzen, wird z. B. ferritisches Material durch Strahlen mit Stahlkies vorentzundert. Die­ ses Strahlen bewirkt ein Aufbrechen des Zunders, so daß die Säure in die entstehenden Risse eindringen kann.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zur chemischen oder elektrochemischen Beizen von aus nichtrostendem Stahl bestehendem band- oder tafelför­ migem Behandlungsgut, insbesondere ferritischem Edelstahl­ band aufzuzeigen, welches ohne besonderen Investionsauf­ wand, also ohne Strahlanlage und ohne Bürstenmaschine, das Entfernen des beim Tauchbeizen entstehenden Niederschlags während des Behandlungsvorganges ermöglicht und eine Ver­ kürzung der Behandlungszeit ohne nachteilige Beeinflussung der Oberflächenbeschaffenheit des Behandlungsgutes sicher­ stellt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung vor­ geschlagen, daß das Behandlungsgut nach dem Verlassen der Spüleinheit und vor seinem Eintritt in die zweite Behand­ lungsstufe getrocknet bzw. zwischengetrocknet wird.

Durch diese Trocknung bzw. Zwischentrocknung verändert sich das Eigenschaftsverhalten des sich bildenden, dunklen Belages oder Niederschlages, was dann in der zweiten Be­ handlungsstufe dazu führt, daß dieser Belag bzw. Nieder­ schlag sich leicht ablösen läßt. Dabei findet in der zwei­ ten Behandlungsstufe kein nennenswertes Beizen mehr statt, wodurch sich zwangsläufig der Materialverlust reduziert. Damit verbunden ist eine Reduzierung der Beizzeit. Das bisher erforderliche Strahlen und der Bürstvorgang können entfallen, so daß die Strahlanlage und die Bürstmaschinen nicht mehr erforderlich sind und der damit verbundene In­ vestions- und Instandhaltungsaufwand vermieden wird. Die bisher durch den zwischengeschalteten Bürstvorgang aufge­ tretene Wärmeverluste entfallen, so daß sich auch die Energiekosten reduzieren.

Weitere Merkmale des Verfahrens gemäß der Erfindung sowie einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sind in den Ansprüchen 2-7 offenbart.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung in schematischer Weise gezeigten Ausführungsbei­ spieles näher erläutert.

In dieser Zeichnung ist eine Vorrichtung zum Beizen von Edelstahlband 1 gezeigt, welches beispielsweise aus einem bei hohen Temperaturen, beispielsweise über 720°C, aufge­ wickelten Warmband besteht und eine verhältnismäßig dicke und kompakte Zunderschicht aufweist. Das Edelstahlband 1 wird für den Beizvorgang in Richtung des Pfeiles 2 bewegt. In Laufrichtung des Edelstahlbandes 1 sind nun ein Zunder­ brecher 3, eine Spritzeinrichtung 4, ein Behandlungsbehäl­ ter 5 mit geregelter Säureumwälzung, eine Spüleinheit 6, eine Trockenkammer 7, ein weiterer Behandlungsbehälter 8 mit geregelter Säureumwälzung, ein Spülbehälter 9 und eine Trocknungseinrichtung 10 hintereinander angeordnet.

Das Edelstahlband 1 wird mit einer Gewindigkeit von bei­ spielsweise 90^m/min. durch die Vorrichtung bewegt. Im Zunderbrecher wird nun der Zunder gebrochen, wobei Risse in der Zunderschicht entstehen. In der Abspritzeinrichtung 4 werden Staub und lose haftende Partikel, auch gelöste Zunderteilchen, abgespritzt. Danach gelangt das Edelstahl­ band 1 in den Behandlungsbehälter 5 einer ersten Behand­ lungsstufe, die auch aus mehr als einem Behandlungsbehäl­ ter 5 bestehen kann. Hier wird das Edelstahlband 1 in eine strömende, 25%ige Schwefelsäure eingetaucht, die eine Tem­ peratur von beispielsweise 100°C besitzt. Hier findet ein erstes Ablösen des Zunders statt, wobei sich an der Ober­ fläche ein dunkler Niederschlag bzw. Belag ausbildet.

Im Anschluß an den ersten Behandlungsbehälter 5 gelangt das Edelstahlband 1 in die Spüleinheit 6, in der eine Spülflüssigkeit auf das Edelstahlband 1 gespritzt wird. In dieser Spüleinheit 6 werden zwar lose Teilchen des dunklen Niederschlages abgespült; dennoch bleibt noch immer eine dünne Schicht des dunklen Niederschlages auf dem Edel­ stahlband 1 zurück.

Im Anschluß an diese Spüleinheit 6 wird das Edelstahlband 1 durch die Trockenkammer 7 geführt. Die Trockenkammer 7 wird mit Warmluft beaufschlagt oder mit mindestens einem Infrarotstrahler beheizt. Dadurch wird die noch auf dem Edelstahlband 1 befindliche Spülflüssigkeit und gegebe­ nenfalls ein Rest der Beizflüssigkeit entfernt. Durch die­ se Trocknung verändert der Niederschlag sein Eigenschafts­ verhalten. Dies führt dazu, daß der Niederschlag im nach­ folgenden Behandlungsbehälter 9, der ebenfalls eine ca. 25%ige Schwefelsäure mit einer Temperatur von etwa 100°C enthält, leicht und problemlos abgelöst werden kann. Dabei ist die Verweilzeit im Behandlungsbehälter 9 erheblich kürzer als im Behandlungsbehälter 5, so daß hier kein neuer, dunkler Niederschlag mehr entsteht.

Im Anschluß daran wird das Edelstahlband 1 durch den Spül­ behälter 9 und die Trocknungseinrichtung 10 geführt.

Bei umfangreichen Versuchen wurde nun festgestellt, daß bei einem solchen Verfahren, bei dem Proben des vorerwähn­ ten Edelstahlbandes über einen Zeitraum von 30 sek. vor­ gebeizt, etwa 5 sek. gespült, etwa 5 sek. getrocknet und etwa 10 sek. nachgebeizt wurden, eine saubere Oberfläche erreichbar ist und kein dunkler Niederschlag mehr vor­ liegt. Der Gewichtsverlust der Proben hatte sich redu­ ziert und Beizzeit verringert.

In Abänderung des erläuterten Ausführungsbeispieles ist es möglich, das vorbeschriebene Verfahren auch mit Salz­ säure bzw. einer salzsäurehaltigen Behandlungsflüssigkeit durchzuführen.

Claims (7)

1. Verfahren zum chemischen oder elektrochemischen Beizen von aus nichtrostendem Stahl bestehendem, band- oder tafelförmigem Behandlungsgut, insbesondere ferritischem Edelstahlband, in einer schwefel- oder salzsäurehaltigen Behandlungsflüssigkeit, bei dem das Behandlungsgut zu­ nächst in einer aus mindestens einem mit der Behand­ lungsflüssigkeit gefüllten Behandlungsbehälter gebil­ deten ersten Stufe vorgebeizt, in einer Spüleinheit zwischengereinigt, danach in einer ebenfalls mindestens einen mit der Behandlungsflüssigkeit gefüllten Behand­ lungsbehälter enthaltenden zweiten Stufe fertiggebeizt und schließlich gespült und getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsgut nach dem Verlassen der Spülein­ heit und vor seinem Eintritt in die zweite Behandlungs­ stufe getrocknet bzw. zwischengetrocknet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung bzw. Zwischentrocknung über einen Zeitraum von etwa 0,5 bis 20 Sekunden erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung bzw. Zwischentrocknung über einen Zeitraum von etwa 5 Sekunden erfolgt.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung bzw. Zwischentrocknung mittels Warm­ luft durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung bzw. Zwischentrocknung über Infrarot­ strahler durchgeführt wird.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorbeizen über einen Zeitraum von etwa 20 bis 50 Sekunden und das Fertigbeizen über einen Zeitraum von etwa 8 bis 30 Sekunden erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorbeizen über einen Zeitraum von etwa 30 Se­ kunden und das Fertigbeizen über einen Zeitraum von etwa 10 Sekunden erfolgt.