DE69527162T2

DE69527162T2 - Reinigungsverfahren für Stahlblechoberflächen

Info

Publication number: DE69527162T2
Application number: DE69527162T
Authority: DE
Inventors: Akio Adachi; Naotoshi Aoyama; Norio Kanamoto; Hiroshi Kuwako; Hiroyuki Ogawa; Takeo Sekine; Masuto Shimizu; Masaji Shiraishi
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-07-18
Filing date: 1995-07-13
Publication date: 2003-03-06
Anticipated expiration: 2015-07-14
Also published as: DE69524045D1; EP0719602A1; AU2936495A; CA2171958A1; DE69527162D1; CA2171958C; CN1062197C; DE69524045T2; EP0719602B1; US5884643A; EP0719602A4; AU691009B2; KR960704650A; EP0985462B1; CN1134677A; WO1996002334A1; EP0985462A1; KR100234565B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Reinigungsverfahren für die Oberfläche eines Stahlblechs, wobei die Oberfläche des Stahlblechs gereinigt wird. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Reinigungsverfahren, das man bevorzugt beispielsweise dann einsetzen kann, wenn Zunder vor einem Warmwalzvorgang von der Oberfläche eines Stahlblechs entfernt werden soll.

Stand der Technik

Zum Herstellen von warmgewalzten Stahlblech lädt man normalerweise eine Bramme in einen Heizofen, in dem sie über mehrere Stunden in einer oxidierenden Atmosphäre auf eine Temperatur in einem Bereich von 1100 bis 1400 Grad Celsius aufgeheizt wird. Die Bramme wird in einem Walzwerk so oft warmgewalzt, bis sie eine vorbestimmte Dicke erreicht hat. Durch die mehrstündige Erwärmung auf hohe Temperatur entsteht auf der Oberfläche der Bramme Zunder. Erfolgt nun das Warmwalzen derart, dass der Zunder nicht ausreichend abplatzt, so dringt der Zunder in die Brammenoberfläche ein, und es entsteht eine Zunderfehlstelle. Die Zunderfehlstelle auf der Brammenoberfläche beeinträchtigt die Oberflächenbeschaffenheit deutlich. Zusätzlich bildet die Zunderfehlstelle bei Biegevorgängen usw. einen Ausgangspunkt für Brüche. Die Produktqualität wird dadurch wesentlich schlechter. Aus diesen Grund wurden bisher verschiedene Wege vorgeschlagen, auf denen man das Auftreten von Zunderfehlstellen auf Brammenoberflächen (Stahlblechoberflächen) verhindern kann. Ein bekannter Weg besteht darin, eine Wasserstrahl-Entzunderungsvorrichtung (im Weiteren als Entzunderer bezeichnet), die Wasser mit einem Druck von beispielsweise 100-150 Kilogramm/Quadratzentimeter ausstößt, in einer Richtung anzuordnen (der Breitenrichtung eines Stahlblechs), die die Transportrichtung des Stahlblechs im Wesentlichen senkrecht schneidet. Der Entzunderer stößt Hochdruckwasser auf eine Oberfläche des Stahlblechs aus und separiert und entfernt damit auf der Stahlblechoberfläche entstandenen Zunder.
Gemäß der beschriebenen Vorgehensweise stellt man mehrere Entzundereranordnungen bereit, die jeweils in ihrer Längsrichtung (in Breitenrichtung des Stahlblechs) mit einer Anzahl an Düsen ausgestattet sind und Wasser auf die Stahlblechoberfläche ausstoßen. Da man verhindern will, dass Zunder, der von dem aus den jeweiligen Düsen ausgestoßenen Wasser abgetragen wird, in das - bezogen auf die Transportrichtung des Stahlblechs - folgende Walzwerk eindringt, stößt jede Entzundereranordnung das Wasser, bezogen auf die Transportrichtung des Stahlblechs, gegen diese aus. Das Wasser, das der, bezogen auf die Transportrichtung, stromabwärts angeordneter Entzunderer gegen die Transportrichtung ausstößt, fließt auf der Stahlblechoberfläche zu einem Aufprallbereich. In diesem Bereich trifft Wasser, das der Entzunderer ausstößt, der, bezogen auf die Transportrichtung, stromaufwärts des angesprochenen Entzunderers angeordnet ist, auf die Stahlblechoberfläche. Damit prallt das Wasser, das der Entzunderer ausstößt, der, bezogen auf die Transportrichtung, stromaufwärts des angesprochenen Entzunderers angeordnet ist, nicht direkt auf die Stahlblechoberfläche, sondern es trifft zuerst auf das Wasser, das der, bezogen auf die Transportrichtung, stromabwärts liegende Entzunderer ausstößt, und das auf der Stahlblechoberfläche entlang fließt. Das Wasser, das der, bezogen auf die Transportrichtung, stromabwärts liegende Entzunderer ausstößt, wirkt also wie ein Polster, das die Aufprallkraft des Wassers mindert, das der, bezogen auf die Transportrichtung, stro, aufwärts liegende Entzunderer auf die Stahlblechoberfläche ausstößt. Damit wird es schwierig, eine ausreichende Entzunderung zu erzielen.
Als weiteres Verfahren zur Zunderbeseitigung wird eine Vorgehensweise vorgeschlagen (siehe japanische Offenlegungsschrift 202113/1984), bei der, siehe Fig. 21, Wasser 14a aus einem Kühlkopf 14, der, bezogen auf die Transportrichtung 12 eines Stahlblechs 10, stromaufwärts angeordnet ist, gegen die Transportrichtung ausgestoßen wird. Zudem wird Wasser 16a aus einem Kühlkopf 16 in die Transportrichtung ausgestoßen, der, bezogen auf die Transportrichtung 12 eines Stahlblechs 10, stromabwärts angeordnet ist. Damit strömt das Wasser 14a, das der weiter vorn angeordnete Kühlkopf 14 ausstößt, auf der Stahlblechoberfläche, siehe Pfeil 14b, gegen die Transportrichtung. Das Wasser 16a, das der weiter hinten angeordnete Kühlkopf 16 ausstößt, fließt auf der Stahlblechoberfläche, siehe Pfeil 16b, in Transportrichtung. Die aus dem Kühlkopf 14 ausgestoßenen Wasserstrahlen und die aus dem Kühlkopf 16 ausgestoßenen Wasserstrahlen behindern einander auf der Stahlblechoberfläche nicht, sondern prallen direkt auf diese.
Bei dem Verfahren gemäß der angesprochenen Veröffentlichung behindern sich die aus dem Kühlkopf 14 ausgestoßenen Wasserstrahlen und die aus dem Kühlkopf 16 ausgestoßenen Wasserstrahlen auf der Stahlblechoberfläche nicht gegenseitig. Jedoch wird das Wasser, das aus jeder der Düsen ausgestoßen wird, die auf einem einzigen Kühlkopf angeordnet sind, mit einem Öffnungswinkel abgegeben. Damit stören sich die Wasserstrahlen, die von benachbarten Düsen ausgestoßen werden, auf der Stahlblechoberfläche. Der Störungsvorgang der Wasserstrahlen auf der Stahlblechoberfläche wird anhand von Fig. 22 erklärt. Fig. 22 zeigt den Störungsvorgang in der Draufsicht.
Zum Entzundern muss Wasser über der gesamten Breite des Stahlblechs 10 aufprallen, das in der Transportrichtung 12 befördert wird. Daher stößt die jeweilige Düse das Wasser derart aus, dass sich die Aufprallbereiche 20 und 22, in denen die aus benachbarten Düsen eines einzelnen Entzunderers (nicht dargestellt) ausgestoßenen Wasserstrahlen auf die Stahlblechoberfläche 10a treffen, teilweise überlappen. Man wünscht sich möglichst schmale Überlappungsbereiche, ordnet jedoch die Düsen üblicherweise so an, dass der Überlappungsbereich in Breitenrichtung des Stahlblechs 5-10 Millimeter beträgt, da sich die Überdeckung der Aufprallbereiche 20 und 22 abhängig von der Entfernung zwischen dem Stahlblech 10 und den Düsen ändert, die mit der Dickenänderung des Stahlblechs 10 variiert, und abhängig von den Fertigungstoleranzen der Düsen.
In den Überlappungsbereichen treffen die Wasserstrahlen aus jeweils benachbarten Düsen aufeinander, so dass sich die Aufprallkraft verringert. Folglich ist es schwierig, den Zunder ausreichend abzutragen. Um einen schmäleren Überlappungsbereich zu erhalten, geht man wie in Fig. 23 dargestellt vor. Die Aufprallbereiche 24 und 26 für Wasserstrahlen, die aus benachbarten Düsen ausgestoßen werden, sind bezüglich der Transportrichtung 12 versetzt. Die entsprechenden Düsen stoßen ihre Wasserstrahlen, bezogen auf die Transportrichtung 12, gegen diese aus. Da die gegen die Transportrichtung 12 ausgestoßenen Wasserstrahlen mit einem Öffnungswinkel abgegeben werden, fließt das Wasser im Aufprallbereich 24 auf der Stahlblechoberfläche 10a gegen die Transportrichtung 12. Damit wirkt ein Teil des Wassers wie ein Polster auf die Wasserstrahlen, die in den Aufprallbereich 26 ausgestoßen werden. In der durch den Pfeil 28 bezeichneten Fläche kann es somit vorkommen, dass aus der Düse ausgestoßenes Wasser nicht direkt auf die Stahlblechoberfläche prallt. Damit ist zu befürchten, dass der Zunder in diesem Bereich nicht ausreichend abgetragen wird.
Zum Lösen dieses Problems ordnet man die jeweiligen Düsen, bezogen auf die Transportrichtung, gemäß einem Schema mit ausreichenden Abständen an. Bevor das aus einer Düse ausgestoßene Wasser in einen Aufprallbereich fließt und auf Wasser trifft, das aus einer anderen Düse ausgestoßen worden ist, wird dieses Wasser von der Stahlblechoberfläche entfernt. Diese Vorgehensweise erzeugt jedoch unerwünschte Schwierigkeiten im Betrieb. So muss man beispielsweise Platz zum Einbau der Düsen bereitstellen, die, bezogen auf die Transportrichtung, mit genügendem Abstand angeordnet sind. Die Entzunderungsbedingungen oder die Abkühlbedingungen beim Entzundern verändern sich durch Temperaturschwankungen auf der Stahlblechoberfläche, auf die die Wasserstrahlen treffen, die aus den jeweiligen Düsen ausgestoßen werden, die, bezogen auf die Transportrichtung, mit genügendem Abstand angeordnet sind.
Die Güte der Zunderabtrennung beim Entzundern hängt auch stark von den Betriebsbedingungen ab, beispielsweise dem Wasserdruck eines Entzunderers, und zusätzlich von der Zunderart, d. h. der Zusammensetzung und dem Aufbau des Zunders usw. Es ist insbesondere bekannt, dass ein auf einem Stahl mit hohem Siliziumgehalt (Si) entstandener Primärzunder sehr schwer zu entfernen ist. Der Grund dafür, dass ein derartiger Zunder sehr schwer zu entfernen ist, liegt darin, dass beim Oxidieren eines Stahls mit hohem Siliziumgehalt durch Erwärmen auf hohe Temperatur das im Stahl enthaltene Silizium für sich oxidiert wird und 2PeO·SiO&sub2; (Fayalit) bildet. Dieses besitzt eine hohe thermische Formbarkeit, so dass eine Schicht mit einer charakteristischen Struktur unter dem Zunder entsteht und die Grenzfläche zum Stahl kompliziert aufgebaut ist. Durch die Wärmebehandlung von Stahl mit einem Siliziumgehalt nicht unter 0,1 Prozent vermehrt sich die angesprochene Schicht unter dem Zunder beträchtlich. Diese Schicht unter dem Zunder ist, wie erwähnt, schwer entfernbar. Damit verbleiben nach einem Walzvorgang zahlreiche Zunderschäden auf der Oberfläche eines Produkts. Der Marktwert dieser Ware vermindert sich damit beträchtlich. Zudem kann es vorkommen, dass der Sekundärzunder, der sich nach dem Entfernen des Primärzunders bildet, mit dem Hochdruck- Wasserstrahlverfahren nicht zu entfernen ist. Damit besteht die Gefahr, dass Zunderschäden auftreten.
Die japanische Patentschrift Nr. 1085/1985 offenbart als Verfahren zum Lösen der angesprochenen Probleme ein Entzunderungsverfahren beim Warmwalzen eines siliziumhaltigen Stahls. Eine Bramme aus Stahl mit einem Siliziumgehalt von 0,10-4,00 Prozent wird dabei warmgewalzt, um warmgewalztes Stahlblech herzustellen. Man entzundert mit einem Hochdruck-Wasserstrahl von 80-250 Kilogramm/Quadratzentimeter für nicht weniger als 0,04 Sekunden Gesamtzeit während einer Walzzeitperiode, in der die Gesamtquerschnittsabnahme-Berechnung ausgehend vom Walzbeginn nicht weniger als 65 Prozent ausmacht und die Blocktemperatur 1000 Grad Celsius beträgt. In der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 238620/1992 ist ein Entzunderungsverfahren für schwer abtrennbaren Zunder offenbart. Dabei werden Stahlsorten zum Erzeugen von warmgewalztem Stahlblech warmgewalzt. Auf die Stahlblechoberfläche wird vor dem Fertigwalzen ein Hochdruck-Wasserstrahl mit einem Aufpralldruck zwischen 20 Gramm/Quadratmillimeter und 40 Gramm/Quadratmillimeter pro Einheitssprühfläche und einer Flussrate zwischen 0,1 Liter/Minute·Quadratmillimeter und 0,2 Liter/Minute·Quadratmillimeter ausgestoßen.
Als Düse zum Abtrennen und Entfernen von schwer abtragbarem Zunder schlägt die japanische Offenlegungsschrift 261426/1993 eine Entzundererdüse vor, bei der ein Gleichrichtungs-Flüssigkeitsstromkanal in Längsrichtung angeordnet ist. Dieses Patent offenbart, dass der Gebrauch einer Entzundererdüse mit einem Gleichrichter die Aufprallkraft verglichen mit einer herkömmlichen Düse erhöhen kann und die Gleichrichterdüse somit bei Stahlsorten mit schwer abtrennbarem Zunder wirksam ist.
Unter den genannten Schriften zum Stand der Technik ist es bei dem in der japanischen Patentschrift Nr. 1085/1985 offenbarten Verfahren erforderlich, eine hohe Eintrittstemperatur in das Fertigwalzgerüst (FET, FET = Finisher Entry Temperature) sicherzustellen, z. B. 1000 Grad Celsius oder mehr. Damit muss man das Stahlblech bei hohen Temperaturen entnehmen. Dies erhöht die Anforderungen an die Einheit, und es bildet sich mehr Zunder. Die hohen Temperaturen von 1000 Grad Celsius oder mehr führen zu diversen Einschränkungen bei der Querschnittsabnahme und Entzunderungszeit. Der Walzvorgang wird dadurch schwieriger.
Bei der in dem veröffentlichten japanischen Patentblatt Nr. 238620/1992 offenbarten Technik sind der Aufpralldruck und die Flussrate des Hochdruck-Wasserstrahls so bestimmt, dass sie den Zunder durch die momentane Aufprallkraft entfernen. Bei dieser Technik geht man davon aus, dass die abgetragene Zundermenge vom Aufpralldruck des Hochdruck-Wasserstrahls abhängt. Dieses Konzept ist ausführlich in dem Artikel "Collision pressure at the time of high pressure water descaling in hot rolling", erschienen in der Zeitschrift "Iron and Steel", 77(1991), Vol. 9, beschrieben. Der Artikel offenbart, dass man mit Betrachtungen der unterschiedlichen Wärmeausdehnung beim Abschrecken von Zunder mit Hochdruckwasser und des minimalen Aufpralldrucks zum Abtrennen von Zunder, der auf unterschiedlichen Stahlsorten entsteht, zufriedenstellend Entzundern kann. Mit dem genannten Verfahren kann man die meisten Zunderkomponenten entfernen. Zunderkomponenten, die so aufgebaut sind, dass sie in das Grundmetall eindringen, werden damit jedoch nicht entfernt und bleiben zurück. Damit verbleiben auch nach dem Walzen Zunderschäden, die als roter Zunder bezeichnet werden. Diese Zunderschäden weiten sich mit steigendem Siliziumgehalt aus.
Die angegebene offengelegte japanische Patentanmeldung 261426/1993 offenbart die Anordnung und die Leistungsfähigkeit der mit einem Gleichrichter ausgestatteten Entzundererdüse. Sie offenbart jedoch kein Verfahren zum Einsatz in einem Warmwalzwerk, beispielsweise den bestmöglichen Abstand zwischen der Düse und der Stahlblechoberfläche.
Als Verfahren zum Entfernen von Zunder, der auf der Oberfläche eines Stahlblechs entstanden ist, wird eine Vorgehensweise offenbart, bei der eine Flüssigkeit mit einem Speisedruck zwischen 1000 Kilogramm/Quadratzentimeter und 10000 Kilogramm/Quadratzentimeter aus einer Düse ausgestoßen wird, so dass Tröpfchen, die in einem Tröpfchenströmungsbereich der Flüssigkeit gebildet werden, auf die Stahlblechoberfläche aufprallen und dadurch Zunder abtragen (siehe japanische Offenlegungsschrift 138815/1992). Bei dem genannten Verfahren liegt jedoch der Flüssigkeitsspeisedruck nicht unter 1000 Kilogramm/Quadratzentimeter. Damit ist dieses Verfahren bezüglich der Wirtschaftlichkeit und der Wartung der Flüssigkeitszufuhranlagen unvorteilhaft.
Bezüglich des Gesagten ist es Aufgabe der Erfindung, ein Reinigungsverfahren bereitzustellen, das man bevorzugt dann anwenden kann, wenn Zunder vor einem Warmwalzvorgang von einer Stahlblechoberfläche entfernt werden soll.

Offenbarung der Erfindung

Zum Erfüllen der Aufgabe der Erfindung gibt die Erfindung ein Reinigungsverfahren für die Oberfläche von Stahlblechen an, bei dem eine aus einer Düse ausgestoßene Flüssigkeit auf die Oberfläche eines Stahlblechs, das mehr als 5 Gew.-% Si enthält, auftrifft, um die Stahlblechoberfläche zu reinigen, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Stahlblechs mehr als 850ºC beträgt und dass die Tropfen in der Tropfenströmungszone des von den Düsen ausgestossenen Flüssigkeitsstroms gemäß der folgenden Bedingung auf die Stahlblechoberfläche treffen:
P (kg/cm²) · W (Liter/cm²) ≥ 0,8 · (Gew.-% Si)
wobei P für den Ausstoßdruck und W für die Menge an ausgestoßener Flüssigkeit steht, und hierdurch die Stahlblechoberfläche reinigen.
Die Erfindung kann bei einer Reinigungsvorrichtung für die Oberfläche eines Stahlblechs eingesetzt werden, bei der die Flüssigkeit gegen die Oberfläche des Stahlblechs ausgestossen wird, das in einer vorgegebenen Vorschubrichtung transportiert wird, um die Oberfläche des Stahlblechs zu reinigen. Die Reinigungsvorrichtung umfasst:
(1) ein Versorgungsrohr, über das die Flüssigkeit zugeführt wird, und das in einer Richtung verläuft, die die Transportrichtung schneidet; und
(2) eine Anzahl Düsen, die die Flüssigkeit, die dem Versorgungsrohr zugeführt wird, auf die Oberfläche des Stahlblechs ausstoßen, das in der vorbestimmten Transportrichtung bewegt wird, wobei die Anzahl Düsen derart mit dem Versorgungsrohr verbunden sind, dass sie entlang der Längsrichtung des Versorgungsrohrs, bezogen auf die Transportrichtung, abwechselnd in die Transportrichtung und gegen die Transportrichtung zeigen.
Hierbei bevorzugt man, siehe Fig. 11, dass die Düsen so angeordnet sind, dass ein Schnittpunkt X (X') der Strahlrichtungsachsen 146c, 148c (146c', 148c') der Düsen 146, 148 (146', 148') mit einer Ebene 150 (150'), die eine Pfadlinie 170 senkrecht schneidet und sich auf der Mittenachse 141a (141'a) in Längsrichtung des Versorgungsrohrs 141 (141') erstreckt, auf der Seite des Stahlblechs 32 über der Mittenachse (141a; 141'a) angeordnet ist.
Zudem bevorzugt man, siehe Fig. 12 und 13, dass Schutzplatten so eingebaut sind, dass sie zwischen zugehörigen benachbarten Düsen 148 liegen, die an das Versorgungsrohr angeschlossen sind, und dass die Schutzplatten entlang der Längsrichtung des Versorgungsrohrs 41 (141) bezüglich der Transportrichtung gegen diese zeigen, und dass sie sich in einer Position befinden, die näher am Stahlblech 32 liegt als die Spitzen (48a, 148a) der Düsen. Man bevorzugt, dass die Schutzplatten auch an dem in Fig. 10 dargestellten Speiserohr 41 montiert sind, und zwar in ähnlicher Weise wie angegeben.
Die Erfindung kann auch bei einem Reinigungsverfahren für die Oberfläche eines Stahlblechs eingesetzt werden, bei dem Flüssigkeiten aus einer Anzahl Düsen, die in einer die Transportrichtung des Stahlblechs schneidenden Richtung angeordnet sind, auf die Oberfläche des Stahlblechs ausgestoßen werden, damit die Oberfläche des Stahlblechs gereinigt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeiten aus jeweils benachbarten Düsen der Anzahl Düsen in wechselseitig entgegengesetzte Richtungen ausgestoßen werden, und zwar bezüglich der Transportrichtung in diese und gegen diese, so dass die Flüssigkeiten auf die Oberfläche des Stahlblechs prallen und dadurch die Oberfläche des Stahlblechs reinigen.
Man bevorzugt, dass die Flüssigkeiten (d. h. die Flüssigkeitsstrahlen) aus den Düsen mit einem Ausstoßwinkel ausgestoßen werden, der, bezogen auf eine Senkrechte zur Oberfläche des Stahlblechs, im Bereich zwischen 5 Grad und 45 Grad liegt.
Zudem bevorzugt man, dass die Temperatur des Stahlblechs bei über 850 Grad Celsius liegt, und dass Tröpfchen, die in einem Tröpfchenströmungsbereich einer Strömung der aus den Düsen ausgestoßenen Flüssigkeiten erzeugt werden, auf die Oberfläche des Stahlblechs prallen und dadurch die Oberfläche des Stahlblechs reinigen.
Wie zuvor angegeben, liegt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bei einem Stahlblech mit einem Siliziumgehalt von mehr als 0,5 Gewichtsprozent die Temperatur des Stahlblechs bei über 850 Grad Celsius, wobei Tröpfchen, die in einem Tröpfchenströmungsbereich einer Strömung der aus den Düsen ausgestoßenen Flüssigkeiten erzeugt werden, gemäß der folgenden Bedingung auf die Oberfläche des Stahlblechs prallen und dadurch die Oberfläche des Stahlblechs reinigen:
P (Kilogramm/Quadratzentimeter) · W (Liter/Quadratzentimeter) 0,8 · (Gewichtsprozent Si),
wobei P den Ausstoßdruck und W die auszustoßende Flüssigkeitsmenge bezeichnen.
Dabei bevorzugt man, dass der Abstand L zwischen den Düsen und der Oberfläche des Stahlblechs in einem Bereich eingestellt wird, der die folgenden Beziehungen erfüllt:
YL ≤ L ≤ YH,
YH = 390000/(x + 360) + P/5-960,
YL = 390000/(x + 360) + P/29-960,
wobei P den Ausstoßdruck der Flüssigkeit bezeichnet und
x den Düsenspritzwinkel (Grad), für den gilt
10 Grad ≤ x ≤ 50 Grad.
Weiterhin bevorzugt man, dass die Flüssigkeiten nach einer Gleichrichtung bzw. Rektifikation aus den Düsen ausgestoßen werden.
Man bevorzugt auch, dass der Abstand L zwischen den Düsen und der Oberfläche des Stahlblechs gemäß der folgenden Gleichung verändert wird, und zwar in Übereinstimmung mit einer Änderung des Ausstoßdrucks der Flüssigkeit:
L = y,
y = 390000/(x + 360) + P/10-960,
wobei P den Ausstoßdruck der Flüssigkeit (Kilogramm/Quadratzentimeter) bezeichnet und x den Düsenspritzwinkel (in Grad).
Bei der Reinigungsvorrichtung für eine Stahlblechoberfläche, bei der die Erfindung eingesetzt werden kann, sind eine Anzahl Düsen derart an eine Speiseleitung angeschlossen, dass sie in Längsrichtung der Speiseleitung abwechselnd in Transportrichtung und gegen diese zeigen. Dieses Merkmal ermöglicht es den aus benachbarten Düsen ausgestoßenen Flüssigkeitsstrahlen, auf der Stahlblechoberfläche in entgegengesetzte Richtungen zu fließen und sich auszubreiten, also in Transportrichtung und gegen diese, und es wird verhindert, dass die aus benachbarten Düsen ausgestoßenen Flüssigkeiten auf der Stahlblechoberfläche zu einem Aufprallbereich strömen. Die aus den jeweiligen Düsen ausgestoßenen Flüssigkeitsstrahlen prallen also direkt auf die Stahlblechoberfläche. Damit ist es möglich, die Stahlblechoberfläche zufriedenstellend zu reinigen. Zudem sind die Ausstoßrichtungen der Flüssigkeit, die benachbarte Düsen abgeben, jeweils einander entgegengerichtet. Damit stören sich die aus den jeweiligen Düsen ausgestoßenen Flüssigkeiten beim Aufprall nicht, und es wird verhindert, dass sie mit weniger Kraft auf die Stahlblechoberfläche prallen.
Sind die Düsen so angeordnet, dass ein Schnittpunkt der Strahlrichtungsachsen der Düsen mit einer Ebene, die eine Pfadlinie senkrecht schneidet und sich auf der Mittenachse in Längsrichtung des Versorgungsrohrs erstreckt, auf der Seite des Stahlblechs über der Mittenachse liegt, so kann man den Abstand zwischen den Düsen und dem Stahlblech sowie den Flüssigkeitsausstoßwinkel auf vorbestimmten Werten halten. Man erhält damit nicht nur die kleinstmögliche Reinigungsvorrichtung, sondern auch die kleinstmögliche Gesamtanlage einschließlich der um die Reinigungsvorrichtung herum angeordneten Geräte.
Sind Schutzplatten so eingebaut, dass sie zwischen zugehörigen benachbarten Düsen liegen, die an das Versorgungsrohr angeschlossen sind, und dass die Schutzplatten entlang der Längsrichtung des Versorgungsrohrs bezüglich der Transportrichtung gegen diese zeigen, und dass sie sich in einer Position befinden, die näher am Stahlblech liegt als die Spitzen der Düsen, so berühren bei einem beförderten Stahlblech mit gekrümmtem Vorder- und/oder Hinterende, d. h. bei ungünstiger Form, die gekrümmten Vorder- und/oder Hinterenden zwar die Schutzplatten, jedoch nicht die Düsen. Man kann also verhindern, dass das Stahlblech die Düsen beschädigt, die dadurch weniger häufig ausgewechselt werden müssen. Man darf als ökonomische Auswirkungen also geringere Wartungskosten erwarten und eine verbesserte Betriebsdauer der Anlagen, die nicht mehr wegen beschädigter Düsen angehalten werden müssen.
Beim erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren für eine Stahlblechoberfläche werden die Flüssigkeiten aus jeweils benachbarten Düsen jeweils entgegengesetzt in und gegen die Transportrichtung ausgestoßen. Anders ausgedrückt wird die Flüssigkeit aus einer der benachbarten Düsen bezüglich der Transportrichtung gegen diese ausgestoßen, und die Flüssigkeit aus der anderen benachbarten Düse bezüglich der Transportrichtung in diese. Die aus benachbarten Düsen ausgestoßenen Flüssigkeitsstrahlen fließen somit auf der Stahlblechoberfläche in entgegengesetzte Richtungen und breiten sich in Transportrichtung und gegen diese aus, und es wird verhindert, dass die aus benachbarten Düsen ausgestoßenen Flüssigkeiten auf der Stahlblechoberfläche zu einem Aufprallbereich strömen. Die aus den jeweiligen Düsen ausgestoßenen Flüssigkeitsstrahlen prallen also direkt auf die Stahlblechoberfläche. Damit ist es möglich, die Stahlblechoberfläche zufriedenstellend zu reinigen. Zudem sind die Ausstoßrichtungen der Flüssigkeit, die benachbarte Düsen abgeben, jeweils einander entgegengerichtet. Damit stören sich die aus den jeweiligen Düsen ausgestoßenen Flüssigkeiten beim Aufprall nicht, und es wird verhindert, dass sie mit weniger Kraft auf die Stahlblechoberfläche prallen. Zudem wird bei dem erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren für Stahlblechoberflächen die Flüssigkeitsausstoßrichtung abwechselnd vertauscht, so dass benachbarte Düsen bezüglich der Transportrichtung keine Mindestabstände einhalten müssen. Dieses Merkmal vermeidet Betriebsprobleme. Beispielsweise ist bei mehreren Düsen kein großer Anordnungsabstand in Transportrichtung erforderlich, und beim Entzundern treten keine unterschiedlichen Entzunderungs- oder Kühlzustände auf.
Stoßen die Düsen die Flüssigkeit mit einem Ausstoßwinkel von weniger als 5 Grad, bezogen auf eine Senkrechte zur Stahlblechoberfläche, aus, so ist es wahrscheinlich, dass ein Flüssigkeitsstrom auf der Stahlblechoberfläche gegen die Ausstoßrichtung fließt. Die Auftreffkraft, mit der eine ausgestoßene Flüssigkeit auf die Stahlblechoberfläche einwirkt, ist durch die Geschwindigkeitskomponente senkrecht zur Stahlblechoberfläche bestimmt, mit der ein strömendes Fluid die Stahlblechoberfläche trifft. Stoßen also die Düsen die Flüssigkeit mit einem Ausstoßwinkel von mehr als 45 Grad, bezogen auf die Senkrechte zur Stahlblechoberfläche, aus, so ist es wahrscheinlich, dass die Aufprallkraft, mit der die ausgestoßene Flüssigkeit auf die Stahlblechoberfläche einwirkt, schwächer wird. Man bevorzugt daher, dass die Düsen die Flüssigkeit mit einem Ausstoßwinkel im Bereich zwischen 5 Grad und 45 Grad, bezogen auf eine Senkrechte zur Stahlblechoberfläche, ausstoßen.
Liegt die Temperatur des Stahlblechs bei über 850 Grad Celsius und prallen Tröpfchen, die in einem Tröpfchenströmungsbereich erzeugt werden, auf die Stahlblechoberfläche, so kann man auch Zunder entfernen, der in das Grundmetall eingedrungen ist, und damit die Stahlblechoberfläche gründlicher reinigen.
Enthält ein Stahlblech mehr als 0,5 Gewichtsprozent Silizium, so wird die Flüssigkeit, die auf die Stahlblechoberfläche prallt, so ausgestoßen, dass der Ausstoßdruck P und die Ausstoßmenge W eine vorbestimmte Bedingung erfüllen. Bildet sich ein besonders aufgebauter Unterzunder, dessen Grenzfläche zum Stahl wegen des Siliziumgehalts kompliziert ist, so kann man auch diese Unterzunderschicht abtragen und die Stahlblechoberfläche besser reinigen.
Das Einstellen eines Abstands L zwischen den Düsen und der Stahlblechoberfläche innerhalb des angegebenen vorbestimmten Bereichs ermöglicht es, abhängig vom Flüssigkeitsausstoßdruck eine bestmögliche Länge einzustellen und damit die Stahlblechoberfläche wirksam zu reinigen.
Richtet man die Flüssigkeit vor dem Ausstoßen gleich, so verlängert sich der Abstand L zwischen den Düsen und der Stahlblechoberfläche verglichen mit einer nicht gleichgerichteten Flüssigkeit. Mit diesem Merkmal kann man Beschädigungen der Düsen durch das Stahlblech verhindern.
Verändert man den Abstand L zwischen den Düsen und der Stahlblechoberfläche verträglich mit einer Änderung des Flüssigkeitsausstoßdrucks, so kann man eine bestmögliche Länge abhängig vom Flüssigkeitsausstoßdruck einstellen und die Stahlblechoberfläche wirkungsvoller säubern.
Es wird nun der angesprochene Tröpfchenströmungsbereich erläutert.
Das Verfahren zum Reinigen einer Stahlblechoberfläche durch den Aufprall von Tröpfchen, die in einem Tröpfchenströmungsbereich gebildet werden, auf der Stahlblechoberfläche nutzt den Abtragungseffekt von Wasserstrahlen aus. Der Abtragungseffekt von Wasserstrahlen ist ausführlich im "Water Jet Technical Dictionary" (Editiert von der Japanese Water Jet Society; erschienen bei Maruzen Company Limited) beschrieben.
Fig. 1 zeigt die üblichen Eigenschaften eines Hochgeschwindigkeits-Wasserstrahls in Luft. Prallen bei einem Wasserstrahl Tröpfchen aus dem Tröpfchenströmungsbereich eines Hochgeschwindigkeits-Wasserstrahls mit der Eigenschaft nach Fig. 1 auf ein Aufprallobjekt, so entstehen durch die rasche Kompression der Tröpfchen Einschlagwellen. Diese Einschlagwellen erodieren das Aufprallobjekt durch die Wasseraufprallwirkung. Es hat sich gezeigt, dass der in der Aufprallfläche aufgebaute Druck ein Mehrfaches des Flüssigkeitsausstoßdrucks erreicht.
Fig. 2A zeigt perspektivisch eine Skizze des Aufbaus einer bei Wasserstrahlen eingesetzten Strahldüse. Fig. 2B zeigt perspektivisch die Skizze des Aufbaus einer Flachstrahldüse, die man zum Entzundern beim Warmwalzen einsetzt. Bei einer allgemein zum Warmwalzen verwendeten Entzundererdüse 2, siehe Fig. 2, muss die aus der Entzundererdüse 2 ausgestoßene Flüssigkeit über der gesamten Breite des warmgewalzten Materials auftreffen, d. h. anders als dies bei einer für Wasserstrahlen verwendeten Strahldüse 4 der Fall ist. Aus diesem Grund ordnet man ganz allgemein als Flachstrahldüsen bezeichnete Düsen in Breitenrichtung des warmgewalzten Materials an, so dass sich die aus der Düse ausgestoßene Flüssigkeit 6 in Breitenrichtung des warmgewalzten Materials auffächert.
Es wird nun ein Versuch erläutert, bei dem die genannte Flachstrahldüse eingesetzt wurde. Bei diesem Experiment wurde versuchsweise eine Aluminiumplatte mit der Flachstrahldüse in Fig. 2B erodiert.
Im Experiment wurde eine Flachstrahldüse mit 30 Grad Öffnungswinkel bzw. Streuwinkel eingesetzt. Der Abstand (Sprühabstand) zwischen der Düse und der Aluminiumplatte wurde verändert. Der Wasserausstoßdruck betrug 450 Kilogramm/Quadratzentimeter und die Durchflussmenge 100 Liter/Minute. Gemessen wurde die Abtragungsmenge innerhalb von 30 Sekunden. Die Messung erfolgte durch das Bestimmen der Differenz des Gewichts der Aluminiumplatte vor und nach dem Versuch. Fig. 3 zeigt das Versuchsergebnis. In Fig. 3 ist auf der Ordinate die Abtragungsmenge innerhalb von 30 Sekunden (Gramm/30 Sekunden) aufgetragen. Auf der Abszisse ist der Sprühabstand aufgetragen (Millimeter). Bei der Flachstrahldüse existiert in ähnlicher Weise wie beim Wasserstrahl, siehe Fig. 3, ein kontinuierlicher Strömungsbereich, ein Tröpfchenströmungsbereich und ein Tröpfchendiffusionsbereich. Man sieht, dass ein deutliches Erosionsmaximum vorhanden ist.
Es wurden nun Untersuchungen ausgeführt, bei der die gleiche Düse wie im obigen Experiment eingesetzt wurde. Als Probe diente Al5052 (definiert in JIS, JIS = Japanese Industrial Standard), und der Wasserausstoßdruck wurde verändert. Fig. 4 zeigt das Ergebnis der Versuche. In Fig. 4 sind auf Abszisse und Ordinate die gleichen Größen wie in Fig. 3 aufgetragen. Mit zunehmendem Ausstoßdruck des Wassers wandert die Position 20 des Erosionsmaximum von der Düse weg, siehe Fig. 4. Die Lageänderung des Erosionsmaximums ist natürlich proportional zum Wasserausstoßdruck.
In Tabelle 1 und Tabelle 2 sind die Bestandteile und die physikalischen Eigenschaften des Aluminiums dargestellt, das in den Versuchen nach Fig. 3 und 4 verwendet wurde. Im Versuch von Fig. 3 wurde reines Aluminium verwendet, siehe Tabelle 1. Im Versuch von Fig. 4 wurde Al5052 eingesetzt, siehe Tabelle 2. Tabelle 1 Reines Aluminium (A1050) (Gewichtsprozent)
Zugfestigkeit 10 [Kilogramm/Quadratmillimeter] Brinellhärte 26 [10/500] Tabelle 2 Al5052 (Gewichtsprozent)
Zugfestigkeit 23 [Kilogramm/Quadratmillimeter] Brinellhärte 60 [10/500]
Al5052 weist eine größere Materialfestigkeit auf und ist schwer zu erodieren.
Es wurde der Zusammenhang zwischen dem Streuwinkel des Wassers und der Lage des Erosionsmaximums bestimmt, und zwar mit einem Al5052-Blech als Probe, 450 Kilogramm/Quadratzentimeter Wasserausstoßdruck und der gleichen Düse wie im obigen Versuch. Die Lage des Erosionsmaximums bezeichnet den besten Abstand zwischen der Düse und der Probenoberfläche. Fig. 5 zeigt das Versuchsergebnis. Auf der Ordinate ist der bestmögliche Abstand aufgetragen und auf der Abszisse der Streuwinkel des Wassers. Den Zusammenhang zwischen dem Öffnungs- bzw. Streuwinkel, dem Wasserausstoßdruck und der Lage des Erosionsmaximums (dem besten Abstand) drückt die folgende Gleichung anhand von Fig. 4 und 5 aus.
y = 390000/(x + 360) + P/10-960,
wobei y den besten Abstand (Millimeter) bezeichnet, P den Ausstoßdruck des Wassers (Kilogramm/Quadratzentimeter) und x den Öffnungswinkel der Flachsprühdüsen (Grad).
Der anwendbare Bereich dieser Gleichung liegt bei 10 Grad ≤ x ≤ 50 Grad.
Anhand von Fig. 4 kann man bestätigen, dass sich bei verändertem Wasserausstoßdruck die Lage des Erosionsmaximums verändert. Zusätzlich ist klar, dass in der Nähe des Erosionsmaximums ein Bereich existiert, in dem die Abtragungsmenge nur wenig geringer ist als beim Erosionsmaximum. Folglich kann man Fig. 4 entnehmen, dass der Bereich, in dem der Abtragungswert bei der Flachsprühdüse über 50 Prozent des Erosionsmaximums beträgt.
Man bevorzugt, dass der Abstand L zwischen den Düsen und der Oberfläche des Stahlblechs in einem Bereich eingestellt wird, der die folgenden Beziehungen erfüllt:
YL ≤ L ≤ YH,
YH = 390000/(x + 360) + P/5-960 (Millimeter),
YL = 390000/(x + 360) + P/29-960 (Millimeter)
Dabei bezeichnet L den Abstand zwischen der Flachstrahldüse und der Stahlblechoberfläche.
Da man für das aus den Flachstrahldüsen ausgestoßene Wasser voraussetzt, dass eine gleichförmige Flussratenverteilung in Breitenrichtung des Stahlblechs erzielt wird, erhöht der Einsatz von Flachstrahldüsen mit einem Öffnungswinkel für Wasser von weniger als 10 Grad die Düsenanzahl. Setzt man Flachstrahldüsen mit einem Wasseröffnungswinkel von mehr als 50 Grad ein, so benötigt man weniger Düsen. In diesem Fall ist es jedoch schwierig, eine gleichförmige Flussratenverteilung in Breitenrichtung des Stahlblechs zu erreichen, da der Öffnungswinkel zu groß ist. Aus diesen Gründen bevorzugt man, dass der Düsenöffnungswinkel zwischen 10 Grad und 50 Grad liegt. Bezüglich des Abstands zwischen der Düse und der Stahlblechoberfläche befürchtet man, dass die Düse die Stahlblechoberfläche berührt, wenn man die Düse zu nahe an der Stahlblechoberfläche anordnet.
Dadurch wird die Düse zerstört, und es treten Schäden an der Stahlblechoberfläche auf. Aus diesem Grund bevorzugt man, die beiden Teile so weit voneinander entfernt wie möglich anzuordnen. Betrachtet man jedoch die Oberflächenreinigung des Stahlblechs beim Entzundern usw., so ist es dabei sehr wichtig, die Aufprallkraft des aus der Düse ausgestoßenen Wassers wirksam auszunutzen. Daher wünscht man beim Entwurf der Anlagen, dass der Abstand zwischen der Düse und der Stahlblechoberfläche in einem Bereich zwischen dem Erosionsmaximum und einer Lage eingestellt wird, die vom Erosionsmaximum entfernt ist, aber noch eine wirksame Aufprallkraft liefert.
Stellt man die bestmögliche Entfernung zwischen Düse und Stahlblechoberfläche ein, um die Ausstoßbedingung der Wassertröpfchen zu erfüllen (z. B. den Ausstoßdruck), so kann man eine wirksamere Entzunderung erreichen.
Es werden nun die Ergebnisse der Abtragungsversuche für eine Aluminiumplatte erläutert, bei der eine Flachstrahldüse mit Gleichrichter und eine Flachstrahldüse ohne Gleichrichter eingesetzt wurden. In den Versuchen wurde eine Flachstrahldüse mit 30 Grad Öffnungswinkel bzw. Streuwinkel eingesetzt. Der Abstand (Strahlabstand) zwischen der Düse und der Aluminiumplatte wurde verändert. Der Ausstoßdruck des Wassers betrug 450 Kilogramm/Quadratzentimeter und die Durchflussmenge 100 Liter/Minute. Gemessen wurde die Abtragungsmenge innerhalb von 30 Sekunden. Diese Messung erfolgte wie oben durch das Bestimmen der Differenz des Gewichts der Aluminiumplatte vor und nach dem Versuch.
Das Versuchsergebnis ist in Fig. 6 dargestellt. In Fig. 6 ist auf der Ordinate die Abtragungsmenge innerhalb von 30 Sekunden (Gramm/30 Sekunden) aufgetragen. Auf der Abszisse ist die Sprühentfernung aufgetragen (Millimeter). Bei der Flachstrahldüse existiert, siehe oben, in ähnlicher Weise wie beim Wasserstrahl, ein kontinuierlicher Strömungsbereich, ein Tröpfchenströmungsbereich und ein Tröpfchendiffusionsbereich. Man sieht, dass ein deutliches Erosionsmaximum vorhanden ist. Um die Auswirkungen des Gleichrichters genau zu beurteilen, muss man beachten, dass der Strahlabstand bei der Düse ohne Gleichrichter für das Erosionsmaximum bei etwa 50 Millimeter liegt, d. h., die Düse liegt sehr nahe an der Plattenoberfläche. Damit ist zu befürchten, dass die Düse aufgrund von Schwingungen der Platte und/oder Änderungen der Plattendicke die Platte berührt. Dagegen ist bei der Düse mit Gleichrichter die Lage der Düse, bei der das Erosionsmaximum auftritt, weit genug von der Plattenoberfläche entfernt. Damit kann man eine Zerstörung der Düse und Schäden an der Platte verhindern.
Es werden nun die oberen Temperaturgrenzen für den Fall erklärt, dass Flüssigkeiten zum Reinigen der Oberfläche eines Stahlblechs auf diese aufprallen.
Unter dem Gesichtspunkt der Abtragung ist eine höhere Temperatur des Stahlmaterials vorteilhaft, da dann die Materialfestigkeit gering ist. Vernünftigerweise sieht man jedoch davon ab, da bei höheren Temperaturen mehr Brennstoff für den Heizofen der Anlage benötigt wird, die Oxidationsverluste an der Bramme im Heizofen zunehmen usw. Aus diesen Gründen setzt man vernünftigerweise eine Entnahmetemperatur abhängig von der Materialbeschaffenheit des Stahls fest und wählt die Aufprallbedingung der Flüssigkeiten auf der Stahlblechoberfläche in Übereinstimmung mit der Entnahmetemperatur.
Im Allgemeinen beträgt die Entnahmetemperatur des Heizofens 1300 Grad Celsius. Dies ist im Wesentlichen die höchstmögliche Temperatur. Wird die Oberfläche eines Stahlblechs vor dem Fertigwalzgerüst einem Reinigungsverfahren unterzogen, so gibt es aufgrund der Materialbeschaffenheit des Stahls eine untere Grenztemperatur; es existiert jedoch keine klare obere Grenztemperatur. Man wünscht jedoch - vergleichbar mit dem vorigen Fall - nicht, die Temperatur des Stahlblechs zu stark anzuheben, weil dadurch mehr Brennstoff benötigt wird, die Oxidationsverluste an der Bramme im Heizofen zunehmen usw. Aus diesen Gründen beträgt die höchste Temperatur des Stahlblechs im Wesentlichen ungefähr 1100 Grad Celsius.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigt:
Fig. 1 die normalen Eigenschaften eines Hochgeschwindigkeits-Wasserstrahls in Luft;
Fig. 2A perspektivisch die Skizze des Aufbaus einer bei Wasserstrahlen eingesetzten Strahldüse;
Fig. 2B zeigt perspektivisch die Skizze des Aufbaus einer Flachstrahldüse, die man beim Warmwalzen zum Entzundern einsetzt;
Fig. 3 eine Kurve des Versuchsergebnisses beim Abtragen eines Aluminiumblechs mit einer Flachstrahldüse;
Fig. 4 eine Kurve des Versuchsergebnisses beim Abtragen eines Blechs JIS Al 5052 mit einer Flachstrahldüse bei veränderlichem Wasserausstoßdruck;
Fig. 5 eine Kurve des Versuchsergebnisses mit einem Blech JIS Al 5052 als Probe bei einem Wasserausstoßdruck von 450 Kilogramm/Quadratzentimeter und einer Flachstrahldüse;
Fig. 6 eine Kurve des Versuchsergebnisses beim Abtragen eines Aluminiumblechs mit einer Strahldüse mit Gleichrichter und einer Strahldüse ohne Gleichrichter;
Fig. 7 eine Darstellung der üblichen Weise, in der die Düsen eines Entzunderers Wasser ausstoßen, betrachtet von oben über dem Stahlblech;
Fig. 8 eine typische Darstellung des Entzunderers aus Fig. 7 gesehen von der Seite neben dem Stahlblech;
Fig. 9 eine Darstellung der üblichen Weise, in der auf der Stahlblechoberfläche fließendes Wasser mit Walzen aufgefangen wird;
Fig. 10 eine übliche Art der Darstellung, die beispielhaft den Aufbau eines Entzunderers darstellt;
Fig. 11A eine übliche Art der Darstellung, die beispielhaft den Aufbau eines Entzunderers zeigt;
Fig. 11B eine perspektivische Darstellung dieses Entzunderers;
Fig. 12 die Seitenansicht einer Schutzplatte;
Fig. 13 die Draufsicht einer Schutzplatte;
Fig. 14 eine Kurve des Versuchsergebnisses beim Zunderabtragen von einem Stahlblech JIS SS400;
Fig. 15 eine Kurve des Versuchsergebnisses beim Zunderabtragen von einem Stahlblech mit einem Siliziumgehalt von 1,5 Gewichtsprozent verglichen mit der herkömmlichen Vorgehensweise;
Fig. 16 eine Kurve der Versuchsergebnisse beim Zunderabtragen von je drei Stahlblechsorten mit einem Siliziumgehalt von 0,6 Gewichtsprozent, 1,0 Gewichtsprozent bzw. 1,5 Gewichtsprozent;
Fig. 17 eine Skizze des Aufbaus der in den Versuchen verwendeten Flachstrahldüse, bei der Wasser durch Gleichrichten der Wasserströmung ausgestoßen wird;
Fig. 18 eine Kurve, die den Zusammenhang zwischen dem Strahlabstand und der Abtragungsmenge bei den Versuchsergebnissen für die Flachstrahldüse in Fig. 17 darstellt;
Fig. 19 eine Kurve, die den Zusammenhang zwischen der Gleichrichterlänge und dem Erosionsmaximum bei den Versuchsergebnissen für die Flachstrahldüse in Fig. 17 darstellt;
Fig. 20 eine Kurve mit Ergebnissen von Versuchen, in denen Zunder von jeweils drei Stahlblechsorten mit einem Nickelgehalt von 1,1 Gewichtsprozent, 2,0 Gewichtsprozent bzw. 3,0 Gewichtsprozent abgetragen wurde;
Fig. 21 eine Darstellung einer Düse, die Wasser gemäß der herkömmlichen Verfahrensweise ausstößt, gesehen von der Seite neben dem Stahlblech;
Fig. 22 eine Darstellung, die den Vorgang, dass sich aus benachbarten Düsen ausgestoßene Wasserstrahlen gegenseitig stören, zeigt; und
Fig. 23 eine Darstellung, die einen weiteren Vorgang, bei dem sich aus benachbarten Düsen ausgestoßene Wasserstrahlen gegenseitig stören, zeigt.
Beschreibung der besten Art, die Erfindung auszuführen Die Erfindung wird nun zusammen mit den anliegenden Zeichnungen erklärt. Es wird der Fall beschrieben, dass zwei Entzunderer verwendet werden (ein Beispiel für die in der Erfindung erwähnten Reinigungsvorrichtungen), von denen jeder eine Anzahl an Düsen aufweist, die in einer Richtung angeordnet sind, die die Transportrichtung des Stahlblechs im Wesentlichen senkrecht schneidet. Die Entzunderer entfernen vor dem Fertigwalzen Zunder von der Stahlblechoberfläche.
Fig. 7 zeigt eine Darstellung der üblichen Weise, in der die Düsen eines Entzunderers Wasser ausstoßen, betrachtet von oben über dem Stahlblech. Fig. 8 zeigt die Entzunderer aus Fig. 7 gesehen von der Seite neben dem Stahlblech.
Über einem in der Transportrichtung 30 bewegten Stahlblech 32 sind die Entzunderer 40 und 50 angeordnet. Die Entzunderer 40 und 50 sind mit Kühlköpfen 41 und 51 versehen (ein Beispiel für die in der Erfindung erwähnten Versorgungsrohre), die jeweils in der Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung 30 verlaufen. Auf den Kühlköpfen 41 und 51 sind jeweils vier Düsen 42, 44, 46 und 48 bzw. 52, 54, 56 und 58 angeordnet. In Transportrichtung hinter dem Entzunderer 50 ist ein Entzunderer 60 angeordnet, der das Wasser auffängt, das der Entzunderer 50 ausstößt. Auf dem Entzunderer 60 sind vier Düsen 62, 64, 66 und 68 angeordnet. Bezogen auf die Transportrichtung hinter dem Entzunderer 60 ist ein Walzgerüst 70 zum Walzen des Stahlblechs 32 angeordnet.
Die Düsen 42 und 46 des Entzunderers 40 stoßen bezogen auf die Transportrichtung jeweils Wasserstrahlen 42a und 46a in diese aus, und zwar mit einem Ausstoßdruck von 100 Kilogramm/Quadratzentimeter, einer Durchflussmenge von 60 Liter/Minute und einem Ausstoßwinkel von 20 Grad, bezogen auf eine Senkrechte zur Oberfläche 32a des Stahlblechs. Die Düsen 44 und 48 des Entzunderers 40 stoßen jeweils Wasserstrahlen 44a und 48a mit dem gleichen Ausstoßdruck, der gleichen Durchflussmenge und dem gleichen Ausstoßwinkel wie die Düsen 42 und 46 aus, jedoch bezogen auf die Transportrichtung gegen diese. D. h., die Düsen 42, 44, 46 und 48 stoßen die Wasserstrahlen 42a, 44a, 46a und 48a abwechselnd entgegengesetzt in die Transportrichtung und gegen diese aus. Die aus den Düsen 42, 44, 46 und 48 ausgestoßenen Wasserstrahlen 42a, 44a, 46a und 48a prallen jeweils in den Aufprallbereichen 42b, 44b, 46b und 48b auf die Oberfläche 32a des Stahlblechs. Dadurch fließen und verteilen sich die aus den gegenseitig benachbarten Düsen 42, 44, 46 und 48 ausgestoßenen Wasserstrahlen auf der Oberfläche 32a des Stahlblechs bezogen auf die Transportrichtung in wechselseitig entgegengesetzte Richtungen (in und gegen die Transportrichtung), sie fließen jedoch nicht in den Aufprallbereich einer anderen benachbarten Düse. Da die aus den jeweiligen Düsen ausgestoßenen Wasserstrahlen direkt auf die Oberfläche 32a des Stahlblechs treffen, kann man den Zunder zufriedenstellend von der Oberfläche 32a des Stahlblechs abtragen. Bei den aus den wechselseitig benachbarten Düsen 42, 44, 46 und 48 ausgestoßenen Wasserstrahlen, die auf die Oberfläche 32a des Stahlblechs prallen, sind die Ausstoßrichtungen der aus den wechselseitig benachbarten Düsen ausgestoßenen Wasserstrahlen jeweils wechselseitig entgegengesetzt. Damit stören die aus den jeweiligen Düsen ausgestoßenen Wasserstrahlen einander nicht, und die Aufprallkraft auf der Stahlblechoberfläche verringert sich nicht.
Die Düsen 54 und 58 des Entzunderers 50 stoßen die Wasserstrahlen 54a und 58a genauso aus wie die Düsen 42 und 46, so dass sie in den Aufprallbereichen 54b bzw. 58b auf die Oberfläche 32a des Stahlblechs treffen. Die Düsen 52 und 56 stoßen die Wasserstrahlen 52a und 56a genauso aus wie die Düsen 44 und 48, so dass sie in den Aufprallbereichen 52b bzw. 56b auf die Oberfläche 32a des Stahlblechs treffen. Folglich erzielt man die gleiche Wirkung wie mit dem Entzunderer 40.
Die aus der Düse 46 des Entzunderers 40 und aus der Düse 56 des Entzunderers 50 ausgestoßenen Wasserstrahlen 46a und 56a treffen im Bereich 80 auf der Oberfläche 32a des Stahlblechs aufeinander und werden dann, wie in Fig. 8 dargestellt, aufgefangen. Damit kann es nicht vorkommen, dass aus der Düse 46 ausgestoßenes Wasser 46a in den Aufprallbereich 56b gelangt. Es kann ebenfalls nicht vorkommen, dass aus der Düse 56 ausgestoßenes Wasser 56a in den Aufprallbereich 46b gelangt. Das Gleiche gilt für den aus der Düse 42 ausgestoßenen Wasserstrahl 42a und den aus der Düse 52 ausgestoßenen Wasserstrahl 52a.
Die aus den Düsen 54 und 58 des Entzunderers 50 ausgestoßenen Wasserstrahlen 54a und 58a, siehe Fig. 8, fließen und verteilen sich auf der Oberfläche 32a des Stahlblechs bezogen auf die Transportrichtung in dieser, d. h. hin zum Walzgerüst 70. Dieses Wasser 54a und 58a enthält Fremdkörper, z. B. Zunder. Fließen diese Fremdkörper in das Walzgerüst 70, so führt dies zu Schäden am Stahlblech 32. Aus diesem Grund stoßen die Düsen 62, 64, 66 und 68 des Entzunderers 60 die Wasserstrahlen 62a, 64a, 66a und 68a aus, die in einem Bereich 90 das Wasser abfangen, das auf der Oberfläche 32a des Stahlblechs strömt. Auf diese Weise verhindert man zuverlässig, dass Fremdkörper in das Walzgerüst 70 fließen.
Fig. 9 zeigt ein System, in dem auf der Oberfläche 32a des Stahlblechs fließendes Wasser im Bereich 90 mit einem Walzenpaar 100 aufgefangen wird und nicht mit der Düse 60 wie in Fig. 8. Gleiche Teile sind in Fig. 8 und Fig. 9 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Das auf der Oberfläche 32a des Stahlblechs fließende Wasser kann man auch mit den Walzen 100 auffangen. Auf diese Weise verhindert man, dass Fremdkörper in das Walzgerüst 70 fließen.
Es wird nun der Aufbau des Entzunderers 40 erläutert. Er gleicht natürlich dem Entzunderer 50.
Fig. 10 zeigt beispielhaft eine Anordnung des Entzunderers 40. Fig. 11 zeigt beispielhaft weitere Anordnungen des Entzunderers 40.
Der Entzunderer 40, siehe Fig. 10, besitzt einen Kühlkopf 41, dem Wasser zugeführt wird und der in einer Richtung verläuft, die die Transportrichtung 30 des Stahlblechs 32 im Wesentlichen senkrecht schneidet. An den Kühlkopf 41 sind die genannten vier Düsen 42, 44, 46 und 48 angeschlossen (in Fig. 10 sind die Düsen 46 und 48 dargestellt). Der Entzunderer 40 ist mit einem weiteren Kühlkopf 41' versehen, der dem Kühlkopf 41 auf der anderen Seite des Stahlblechs 32 gegenüberliegt. An den Kühlkopf 41' sind vier Düsen 42', 44', 46' und 48' angeschlossen (in Fig. 10 sind die Düsen 46' und 48' dargestellt). Ferner ist eine Schürze 34 bereitgestellt, die verhindert, dass sich die Spitze des Stahlblechs 32 in einer Stahlblechführung (nicht dargestellt) verfängt. Die Schürze 34 ist, bezogen auf die Transportrichtung 30, vor dem Kühlkopf 41' eingebaut.
Die Düsen 42, 44, 46 und 48 (42', 44', 46' und 48') sind mit dem Kühlkopf 41 (41') wie erwähnt so verbunden, dass sie entlang der Längsrichtung des Kühlkopfs 41 (41') bezogen auf die Transportrichtung abwechselnd in diese und gegen diese zeigen. Die in Längsrichtung der Düsen 46 und 48 verlaufenden Mittenachsen 46c und 48c (46c' und 48c') schneiden die Mittenachse 41a (41a'), die in Längsrichtung des Kühlkopfs 41 (41') verläuft. Die Spitzen der Düsen 46 und 48 haben jeweils den Abstand H&sub1; zum Stahlblech 32. Der Schnittpunkt der Mittenachse 46c mit dem Stahlblech 32 und der Schnittpunkt der Mittenachse 48c mit dem Stahlblech 32 haben den Abstand L1 zueinander.
Der in Fig. 11 dargestellte Entzunderer 140 ist im Wesentlichen genauso aufgebaut wie der Entzunderer 40. Er unterscheidet sich vom Entzunderer 40 in der Anschlussposition der Düsen und in der Düsenlänge.
Der Entzunderer 140, siehe Fig. 11, ist mit einem Kühlkopf 141 ausgestattet, dem Wasser zugeführt wird, und erstreckt sich in einer Richtung, die die Transportrichtung 30 des Stahlblechs 32 im Wesentlichen senkrecht schneidet. An den Kühlkopf 141 sind beispielsweise die vier Düsen 142, 144, 146 und 148 angeschlossen (in Fig. 11 sind die Düsen 14.6 und 148 dargestellt). Der Entzunderer 140 ist mit einem weiteren Kühlkopf 141' versehen, der dem Kühlkopf 141 auf der anderen Seite des Stahlblechs 32 gegenüberliegt. An den Kühlkopf 141' sind vier Düsen 142', 144', 146' und 148' angeschlossen (in Fig. 11 sind die Düsen 146' und 148' dargestellt). Ferner ist eine Schürze 134 bereitgestellt, die verhindert, dass sich die Spitze des Stahlblechs 32 in einer Stahlblechführung (nicht dargestellt) verfängt. Die Schürze 134 ist, bezogen auf die Transportrichtung 30, vor dem Kühlkopf 141' eingebaut.
Die Düsen 142, 144, 146 und 148 (142', 144', 146' und 148') sind mit dem Kühlkopf 141 (141') so verbunden, dass sie entlang der Längsrichtung des Kühlkopfs 141 (141') bezogen auf die Transportrichtung abwechselnd in diese und gegen diese zeigen. Die Anschlusspositionen dieser Düsen sind dadurch bestimmt, dass ein Schnittpunkt X der Strahlrichtungsachsen 146c und 148c (146c' und 148c') der Düsen 146, 148 (146', 148') mit einer Ebene 150 (150'), die eine Pfadlinie 170 senkrecht schneidet und sich auf der Mittenachse 141a (141'a) in Längsrichtung des Kühlkopfs 141 (141') erstreckt, auf der Seite des Stahlblechs 32 über der Mittenachse 141a (141'a) angeordnet ist. Die Spitzen der Düsen 146 und 148 haben jeweils den Abstand H2 zum Stahlblech 32. Der Schnittpunkt der Mittenachse 146c mit dem Stahlblech 32 und der Schnittpunkt der Mittenachse 148c mit dem Stahlblech 32 haben den Abstand L2 zueinander.
Vergleicht man den Entzunderer 40 in Fig. 10 mit dem Entzunderer 140 in Fig. 11, siehe oben, so treten in der grundlegenden Anordnung keine Unterschiede auf; verschieden sind jedoch die Düsenlänge und die Anschlusspositionen der Düsen. Deshalb sind, obwohl die Düsen 142, 144, 146 und 148 (142', 144', 146' und 148') kürzer sind als die Düsen 42, 44, 46 und 48 (42', 44', 46' und 48'), der Abstand H1 und der Abstand H2 gleich groß. Weiterhin kann man den Abstand L2 auf das etwa 0,8fache des Abstands L1 verkleinern. Damit kann man beim Entzunderer 140 in Fig. 11 einen Konflikt zwischen den Düsen und den Anlagen, die den Entzunderer 140 umgeben, zufriedenstellend verhindern. Man kann nicht nur den Entzunderer 140 so klein wie möglich gestalten, sondern auch die Gesamtanlage einschließlich der Einrichtungen, die den Entzunderer 140 umgeben. Zur Wartung des Entzunderers 140 dreht man den Kühlkopf 141 um seine Mittenachse 141a; zusätzlich werden die Düsen 142, 144, 146 und 148 gedreht. Da der Drehradius der Düsen 142, 144, 146 und 148 verkürzt ist, kann man auch in diesem Fall einen Eingriff in die umgebenden Anlagen zufriedenstellend verhindern. Der Drehradius der Düsen 142, 144, 146 und 148 beträgt ungefähr das 0,9fache des Drehradius der Düsen 42, 44, 4 6 und 4 8. Durch die Verkürzung des Abstands L2 kann man zudem die Schürze 134 länger bemessen als die Schürze 34. Damit kann die Schürze ein Verfangen besser verhindern.
Es wird nun die Schutzplatte erläutert, mit der der Entzunderer 140 versehen ist. Der Entzunderer 150 ist natürlich mit einer ähnlichen Schutzplatte ausgestattet.
Fig. 12 zeigt eine Seitenansicht einer Schutzplatte. Fig. 13 zeigt eine Draufsicht der Schutzplatte. Es ist der Fall dargestellt, dass zahlreiche Düsen mit einem Kühlkopf verbunden sind.
Die Schutzplatte 160 soll verhindern, dass das Stahlblech 32 die Düsen berührt bzw. mit ihnen zusammenstößt. Die Schutzplatte 160 ist angeordnet wie die Zähne eines Kamms. Die Schutzglieder 162 der Schutzplatte 160 sind so eingebaut, dass sie zwischen den entsprechenden benachbarten Düsen 148 liegen, die mit dem Kühlkopf 141 so verbunden sind, dass sie bezüglich der Transportrichtung 30 des Stahlblechs 32 gegen diese zeigen. Die Schutzglieder 162 liegen näher am Stahlblech 32 als die Spitzen 148a der Düsen 148.
Wird ein Stahlblech transportiert, siehe beispielsweise Fig. 12, das einen gekrümmten Anfangsbereich 33 und/oder Endabschnitt (nicht dargestellt) mit schlechter Form aufweist, so berührt das Stahlblech 32 die Schutzglieder 162 der Schutzplatte 160 bzw. stößt gegen diese, und eine Berührung des Stahlblechs 32 mit den Düsen 148 bzw. ein Aufprall darauf wird verhindert. Eine Beschädigung der Düsen 148 durch das Stahlblech 32 kann damit verhindert werden, und man muss die Düsen 148 seltener auswechseln. Man darf als wirtschaftliche Auswirkung also verringerte Wartungskosten erwarten sowie eine verbesserte Betriebsdauer der Anlagen, da Stillstände des Fließbandes durch beschädigte Düsen 148 vermieden werden. Im obigen Beispiel ist die Schutzplatte 160 so dargestellt, dass jeweils ein Schutzglied 162 zwischen zwei benachbarten Düsen 148 liegt. Dies muss jedoch nicht immer der Fall sein. Es kann ausreichen, nach jeder zweiten oder dritten Düse ein Schutzglied 162 anzuordnen. Bevorzugt, siehe Fig. 12 und 13, ordnet man die Schutzglieder 162 zwischen den Düsen 148 (48) wie die Zähne eines Kamms an. Betrachtet man die Schutzglieder 162 von der Seite, so sind sie derart angeordnet, dass sie von der Mittenachse 148c (48c) der Düsen weglaufen. Auf diese Weise kann man Flüssigkeit ausstoßen und zugleich die Düsen 148 (48) und 146 (46) schützen. Man kann die Schutzplatte 160 auch in den Entzunderer in Fig. 10 einbauen.
Es wird nun eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Reinigen der Oberfläche eines Stahlblechs erklärt. Es wird ein Beispiel erläutert, bei dem ein erfindungsgemäßes Reinigungsverfahren für eine Stahlblechoberfläche bei einem Entzunderer eingesetzt wird, der bei hoher Temperatur Zunder von einer Stahlblechoberfläche abträgt und entfernt.
Zuerst werden anhand von Fig. 14 Versuche erklärt, bei denen Zunder von einem Stahlblech SS400 gemäß dem JIS-Standard entfernt wurde. Fig. 14 zeigt eine Kurve mit den Versuchsergebnissen. Auf der Abszisse ist die Oberflächentemperatur des Stahlblechs aufgetragen und auf der Ordinate die Abtragungsmenge. Die Messung der Abtragungsmenge erfolgte durch das Bestimmen der Differenz des Gewichts des Stahlblechs vor und nach dem Versuch.
Für den Versuch wurde der Entzunderer 40 in Fig. 7 eingesetzt. Die zum Entzundern verwendeten Flachstrahldüsen hatten einen Öffnungswinkel von 30 Grad. Der Abstand zwischen den Düsen und der Stahlblechoberfläche betrug 100 Millimeter. Es hat sich gezeigt, siehe Fig. 14, dass bei einer Temperatur des Stahlblechs über 850 Grad Celsius und einem Wasserausstoßdruck von mehr als 300 Kilogramm/Quadratzentimeter das Stahlblech sicher erodiert wird. Normalerweise hat der Stahlbarren vor einem Fertigwalzgerüst eine Temperatur von 900 Grad Celsius, und man benötigt einen Wasserausstoßdruck von 300 Kilogramm/Quadratzentimeter zum sicheren Erodieren der Oberfläche des Stahlbarrens.
- Es wird nun anhand von Fig. 15 ein Versuch beschrieben, bei dem im Vergleich zur herkömmlichen Vorgehensweise Zunder von einem Stahlblech mit 1,8 Gewichtsprozent Siliziumgehalt entfernt wurde. Da siliziumhaltige Stähle leicht schwer abtrennbaren Zunder bilden, den so genannten roten Zunder, wurden in dem Versuch die Betriebzustände so geregelt, dass die Oberflächentemperatur des Stahls 950 Grad Celsius betrug. Der siliziumhaltige Stahl wurde dann mit einer Erosionskraft entzundert. Bei diesem Versuch wurde der Entzunderer 40 in Fig. 7 eingesetzt, und es wurden Flachstrahldüsen mit 30 Grad Öffnungswinkel zum Entzundern verwendet.
Fig. 15 zeigt eine Kurve mit den Versuchsergebnissen. Auf der Abszisse ist das Produkt aus dem Wasserausstoßdruck und der pro Einheitsfläche des Stahlblechs ausgestoßenen Wassermenge aufgetragen. Auf der Ordinate ist die Zunderbereich-Abtragungsrate aufgetragen. Die Messung der Zunderbereich-Abtragungsrate erfolgte durch das Bestimmen der Differenz der Zunderfläche vor und nach dem Versuch. Neben dem Silizium enthielt das Stahlblech noch 0,07 Gewichtsprozent Kohlenstoff und 1,7 Gewichtsprozent Mangan.
Fig. 15 zeigt, dass man erfindungsgemäß mit einem ausreichenden Ausstoßdruck und einer ausreichenden Wassermenge (der zugeführten Wassermenge pro Flächeneinheit des Stahlblechs) eine befriedigende Entzunderung erreichen kann. Beim herkömmlichen Verfahren stellt man im Allgemeinen den Abstand zwischen den Düsen und dem Stahlblech auf mehr als 200 Millimeter ein, damit das Stahlblech bei der Wartung und während des Durchlaufs die Flachstrahldüsen nicht berührt. In Anbetracht dessen wurde im Versuch der Abstand auf 200 Millimeter eingestellt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wurde dagegen der Abstand zwischen den Düsen und dem Stahlblech gemäß den Ergebnissen des Versuchs in Fig. 4 eingestellt. Bei beiden Verfahren stellt man unterschiedliche Durchflussmengen über unterschiedliche Düsendurchmesser ein. Verwendet man das erfindungsgemäße Verfahren für einen Entzunderungsvorgang, siehe Fig. 15, so kann man sehen, dass der Zunder verglichen mit dem herkömmlichen Verfahren weniger wird. Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist der Abstand zwischen den Düsen und dem Stahlblech geringer als beim herkömmlichen Verfahren. Deshalb muss man Maßnahmen gegen Berührungen usw. beim Durchlauf des Stahlblechs treffen. Trotz des Gesagten kann man mit dem Verfahren der Erfindung beträchtliche Verbesserungen beim Entzundern erreichen; es ist daher offenkundig vorteilhaft. Durch den Einsatz der Schutzplatte 160, siehe Fig. 13, kann man eine Berührung zwischen den Düsen und dem Stahlblech verhindern. Durch einen Wasserdruck unter 1000 Kilogramm/Quadratzentimeter berücksichtigt man den Wartungsbedarf und die wirtschaftliche Seite der Anlagen ausreichend. Das angegebene Beispiel behandelt siliziumhaltiges Stahlblech. Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren ist natürlich auch bei anderen schwer entfernbaren Zundern einsetzbar. Da es über Erosion arbeitet, ist es allgemein Verwendbar.
Es werden nun Versuche erklärt, siehe Fig. 16, bei denen Zunder von drei Stahlblechsorten mit einem Siliziumgehalt von 0,6 Gewichtsprozent, 1,0 Gewichtsprozent bzw. 1,8 Gewichtsprozent entfernt wurde.
Fig. 16 zeigt eine Kurve mit den Versuchsergebnissen. Auf der Abszisse und der Ordinate sind die gleichen Größen aufgetragen wie in Fig. 15. Die Versuchsbedingungen stimmten ebenfalls mit den Bedingungen in Fig. 15 überein.
Da man bei zunehmendem Siliziumgehalt mehr abtragen muss, siehe Fig. 16, ist entweder der Wasserausstoßdruck oder die Wassermenge zu erhöhen.
Fig. 16 kann man entnehmen, dass man bei Stahlsorten mit einem Siliziumgehalt von 0,5 Gewichtsprozent oder mehr den roten Zunder vollständig entfernen kann, wenn man die Bedingung einhält:
der Wasserausstoßdruck multipliziert mit der auf die Stahlblechoberfläche ausgestoßenen Wassermenge ist größer oder gleich 0,8 · (Gewichtsprozent Silizium) [Kilogramm/Quadratzentimeter · Liter/Quadratzentimeter · Gewichtsprozent Silizium]. Durch einen Wasserdruck unter 1000 Kilogramm/Quadratzentimeter berücksichtigt man den Wartungsaufwand und die wirtschaftliche Seite der Anlagen ausreichend.
Gemäß dieser Ausführungsform übt die zum Entzundern eingesetzte Flachstrahldüse eine Aufprallkraft (Wasseraufprallkraft) aus, die durch den Wasserstrahl erzeugt wird. Das Entzundern erfolgt bei dem Abstand, mit dem die bestmögliche Aufprallkraft erzielt wird. Dadurch kann die Aufprallkraft des Tröpfchens den Zunder und das Grundeisen unter dem Zunder selbst abtragen, d. h. der mit dem Grundeisen verbundene Zunder wird vollständig entfernt. Somit verbessert sich erfindungsgemäß die Zunderbereich- Abtragungsrate verglichen mit dem herkömmlichen Verfahren beträchtlich, bei dem man die Aufprallkraft zum Zunderabtrennen verwendet.
Es werden nun Versuche erläutert, bei denen ein Wasserstrom für den Wasserausstoß gleichgerichtet wird, siehe Fig. 17, 18 und 19. In den Versuchen wurden eine Bleiplatte und Flachstrahldüsen zum Entzundern mit einem Öffnungswinkel von 30 Grad eingesetzt. Der Abstand zwischen den Düsen und der Bleiplattenoberfläche wurde verändert. Der Wasserausstoßdruck betrug 150 Kilogramm/Quadratzentimeter und die pro Einheitsfläche der Bleiplatte ausgestoßene Wassermenge 78,0 Liter/Minute. Fig. 17 zeigt eine Skizze des Aufbaus der in den Versuchen verwendeten Flachstrahldüse. Fig. 18 zeigt eine Kurve mit dem Zusammenhang zwischen dem Strahlabstand und der Abtragungsmenge. Fig. 19 zeigt eine Kurve mit dem Zusammenhang zwischen der Gleichrichterlänge und dem Erosionsmaximum.
Vergrößert man die Gleichrichterlänge (siehe Fig. 17), so verändert sich das Erosionsmaximum auch bei gleichen Düsenbedingungen, Fig. 18 und 19. Das Erosionsmaximum liegt umso näher an der Düse, je kürzer die Gleichrichterlänge ist. Dagegen liegt das Erosionemaximum umso weiter von der Düse entfernt, je länger die Gleichrichterlänge ist. Der Wert zeigt jedoch ein Sättigungsverhalten.
Wird ein bewegtes Vorblech einem Entzunderungsvorgang unterzogen, so ist die untere Seite des Vorblechs durch eine Walze geschützt, die obere Seite ist jedoch nicht geschützt. Damit kann es leicht geschehen, dass beim Durchlauf eines verformten Vorblechs das Vorblechs gegen eine Düsenspitze 92 stößt (siehe Fig. 17) und die Düse beschädigt wird. Obgleich man wünscht, dass Wasser an einer von dem Vorblech entfernten Stelle ausgestoßen wird, tritt an derjenigen Stelle keine Entzunderungswirkung auf, an der keine Aufprallkraft wirkt. Aus diesen Gründen bevorzugt man, dass ein längsgerichteter Gleichrichter, der eine Wasseraufprallkraft erzeugt, an einer Stelle angebracht wird, die so weit wie möglich von dem Vorblech entfernt ist.
Es wird nun eine Ausführungsform erläutert, bei der ein erfindungsgemäßes Reinigungsverfahren für eine Stahlblechoberfläche nickelhaltiger Stähle angewendet wird.
Die Versuche wurden bei nickelhaltigen Stählen genauso ausgeführt wie bei den siliziumhaltigen Stählen. Bei Nickel tritt ein höherer Anteil von rotem Zunder auf als bei Silizium. Gemäß Fig. 20 lautet die Entzunderungsbedingung, die nötig ist, um bei Nickel den Zunder genauso zu entfernen wie bei Silizium:
der Wasserausstoßdruck multipliziert mit der auf die Stahlblechoberfläche ausgestoßenen Wassermenge ist größer oder gleich 0,4 · (Gew.-% Nickel) [Kilogramm/Quadratzentimeter · Liter/Quadratzentimeter · Gew.-% Nickel].
Allgemein kennt man für das Entzundern zwei Vorgehensweisen, nämlich das Entzundern am Auslass eines Erwärmungsofens vor einem Vorwalzwerk (RSB: Entfernen von Primärzunder, der in einem Erwärmungsofen entsteht) und das Entzundern vor einem Fertigwalzwerk (FSB: Entfernung von Sekundärzunder). Bei siliziumhaltigen Stählen ist es unabdingbar, bei FSB-Verfahren mit Hochdruck zu Entzundern. Dagegen ist es bei Massenstählen und anderen Stahlsorten sehr wirksam, den Primärzunder mit einem RSB-Verfahren zu entfernen, um Zunderschäden zu vermeiden. Das vorgestellte Verfahren (Höchstdruck-Entzunderung) ist sowohl beim RSB- Verfahren als auch beim FSB-Verfahren wirksam.
Bei den angegebenen Ausführungsformen hatten die Proben eine tafelartige Gestalt. Die Erfindung ist jedoch auch bei Barrenstahl anwendbar, beispielsweise bei Stahlstäben und Doppel-T-Trägern.

Industrielle Anwendbarkeit

Wie angegeben kann man die Erfindung zum Entfernen von schwer abtragbarem Zunder einsetzen, beispielsweise bei warmgewalztem Stahlblech.

Claims

1. Reinigungsverfahren für die Oberfläche eines Stahlblechs, wobei eine aus einer Düse ausgestoßene Flüssigkeit auf die Oberfläche eines Stahlblechs, das mehr als 0,5 Gew.-% Si enthält, auftrifft und die Stahlblechoberfläche reinigt, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Stahlblechs mehr als 850ºC beträgt und dass die Tropfen in der Tropfenströmungszone des von den Düsen ausgestoßenen Flüssigkeitsstroms gemäß nachstehender Bedingung auf die Stahlblechoberfläche treffen

P (kg/cm²) · W (Liter/cm²) ≥ 0,8 · (Gew.-% Si)

wobei P für den Ausstoßdruck und W für die Menge an ausgestoßener Flüssigkeit steht, und hierdurch die Stahlblechoberfläche reinigen.

2. Reinigungsverfahren für die Oberfläche eines Stahlblechs gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand L zwischen den Düsen und der Stahlblechoberfläche auf einen Bereich eingestellt ist, der folgende Gleichung erfüllt:

Y&sub1; ≤ L ≤ yH

yH = 390000/(x + 360) + P/5-960

y&sub1; = 390000/(x + 360) + P/29-960

P: Ausstoßdruck der Flüssigkeit;

x: Düsenspritzwinkel (in Grad) ist 10º ≤ x ≤ 50º.

3. Reinigungsverfahren für die Oberfläche eines Stahlblechs gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Rektifikation der Flüssigkeit die Flüssigkeit aus den Düsen ausgestoßen wird.

4. Reinigungsverfahren für die Oberfläche eines Stahlblechs gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand L zwischen Düsen und Stahlblechoberfläche gemäß folgender Gleichung verändert wird, in Anpassung einer Änderung des Ausstoßdrucks für die Flüssigkeit:

L = y

y = 390000/(x + 360) + P/10-960

P: Ausstoßdruck der Flüssigkeit (kg/cm²);

x: Düsenspritzwinkel (in Grad).