EP0789095A1 - Verfahren und System zum Behandeln von Edelstahlbändern - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method and a system for descaling the surface of stainless steel strips in an electrolytic strip treatment system with a plurality of electrodes arranged immediately one behind the other, alternately anodically connected in the case of cathodic band polarization and cathodically connected in the case of corresponding anodic band polarization.
- the known methods have disadvantages.
- the abrasive removal of the scale with blasting devices undesirably increases the roughness of the material surface from 1 to 1.5 ⁇ m RA to 4 to 6 ⁇ m RA.
- the dual descaling process uses e.g. B. sodium sulfate, ammonium sulfate, sulfuric acid or similar media as electrolytes and combines the electrolytic process with an ultrasonic cleaning.
- the effect of the electrolytic pickling part on the descaling is based on an increase in the volume of the scaling due to oxidation and a blasting effect due to the gas bubbles that are formed.
- these processes fail to produce a perfect, metallically pure material surface, since a large part of the scale remains on the base material of the strip due to adhesive energy.
- the cleaning effect of an electrolytic pickle is most effective with 80% to 100%, depending on the material quality. With hot strip, however, this effect drops to 20% to 50% because the higher roughness of the strip surface leads to a higher adhesion of the scale.
- a system for descaling the surface of stainless steel strips in an electrolytic strip treatment system is characterized in accordance with the invention in that ultrasound generating devices are arranged at least between individual adjacent anode and / or cathode banks.
- ultrasound generating devices are arranged at least between individual adjacent anode and / or cathode banks.
- cell receiving the ultrasound generating device follow in a modular arrangement of an electrolytic cell receiving the electrodes.
- Other combinations are possible.
- the dissolved scale is removed from the surface of the strip to be cleaned, so that a completely descaled strip leaves the system.
- the treatment can be used in a more targeted manner and the process can thereby be optimized with regard to the performance and the required treatment duration.
- a further optimization of the proposed method is achieved by arranging the ultrasound generating device above and below the belt. It has been found to be advantageous if the ultrasound generating device directs the ultrasound waves against the tape running direction at an angle adapted to the tape throughput speed. In this way, the detaching effect of the adhering scale particles from the strip surface is increased. A good effect can also be achieved if, according to a further feature of the invention, the ultrasonic waves can be introduced axially to the band.
- An additional area of application of the technology according to the invention is the removal of scale from hot-rolled normal steel. So far, the tinder has been and will be treated with acids such as B. H 2 SO 4 or HCl removed. Despite the use of regeneration processes to recover the acids, these processes also result in environmental pollution, namely immissions in air and water.
- FIG. 1 A plant for carrying out the method according to the invention is shown roughly schematically in FIG.
- the treatment container of the belt treatment system is designated by 5, through which the belt 4 to be treated passes in the horizontal direction.
- the tape 4 is guided and supported by the rollers 3.
- the so-called working electrodes above and below the strip are generally designated 1, they are alternately connected cathodically or anodically in the direction of strip travel (arrow).
- ultrasound generating devices 2 are arranged above and below the band, which are symbolized by triangles. These ultrasound generating devices serve to support the detachment process. of the surface scale.
- the effect of the ultrasound on the belt surface is due to the cavitation generated in the liquid, which practically mechanically removes the scale from the surface of the belt.
- FIG. 2 shows two containers 5 and 6 arranged one behind the other.
- the band 4 first passes in the direction of the arrow through the container 6 with the working electrodes 1, which are alternately connected cathodically or anodically here. Subsequently, the band 4 passes through the container 5, in which several ultrasound generating devices 2 are arranged in groups, which generate ultrasound waves above and below the band and loosen the scale through the cavitation. In this version, both descaling mechanisms can be used without mutual interference being controlled. While in the first container 6 the scale layer is loosened by gas bubbles and oxidized in the anodic area, this "loose" scale can be detected in the second container 5 that follows with the aid of ultrasound.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Entzunderung der Oberfläche von Edelstahlbändern in Anlagen zur Herstellung von gebeizem Warmband und Kaltband, durch die Kombination eines bekannten elektrolytischen Beizverfahrens mit einer Ultraschallreinigung der Bandoberfläche in einem dualen Entzunderungsprozeß. <IMAGE>
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Entzundern der Oberfläche von Edelstahlbändern in einer elektrolytischen Bandbehandlungsanlage mit mehreren unmittelbar hintereinander angeordneten, abwechselnd bei kathodischer Bandpolarisation anodisch geschalteten und bei entsprechender anodischer Bandpolarisation kathodisch geschalteten Elektroden.
- Für herzustellendes gebeiztes Warmband sowie für die Herstellung von Kaltband in Edelstahlqualität ist der entstandene Zunder von der Bandoberfläche zu entfernen, wobei drei Arten von Zunder zu unterscheiden sind, nämlich
- 1. Zunder, der bei der Erzeugung von Warmband entsteht,
- 2. Zunder, der beim Glühen von Warmband entsteht und
- 3. Zunder der beim Glühen von Kaltband entsteht.
- Der unterschiedliche Aufbau der Zunderschichten ist vielfach in der Literatur beschrieben und der Fachwelt bekannt. Die Unterschiede im Zunderaufbau haben zu Entzunderungskonzepten geführt, die vor allem im Bereich des bei der Erzeugung von Warmband entstehenden Warmbandzunders und dem beim Glühen von Warmband auf dem Warmband entstehenden Glühzunders große Kompromisse bezogen auf die Materialqualität eingehen mußten. Darüber hinaus sind die Konzepte nur mit hohen Investitionskosten und auch Umweltproblemen zu verwirklichen.
- Zunderschichten der beschriebenen Art wurden in der Vergangenheit gewöhnlich mit Strahleinrichtungen abrasiv oder mit chemischen Beizbehandlungsverfahren entfernt. Auch die Kombination beider Einrichtungen miteinander ist vorgeschlagen worden.
- Die bekannten Verfahren haben Nachteile. So erhöht die abrasive Entfernung des Zunders mit Strahleinrichtungen ungewünscht die Rauhigkeit der Materialoberfläche von 1 bis 1,5 µm RA auf 4 bis 6 µm RA. Gleichzeitig tritt bei der Strahlbehandlung eine starke Staubbelastung der Umgebung auf, die zu erheblicher Belästigung führt.
- Die Behandlung der Bandoberflächen mit chemischen Beizmitteln führt zu hoher Umweltbelastung durch die verwendeten Säuren (HF, HNO3, H2, SO4) mit der späteren Einleitung von Fluor, Nitrat und Sulfat in die Flüsse.
- Ausgehend von den beschriebenen Problemen und Nachteilen des Standes der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System zur Entzunderung der Oberfläche von Edelstahlbändern zu schaffen, daß bei guter Umweltverträglichkeit eine vollständige Reinigung der Oberfläche von Edelstahlbändern von jeglicher Art Zunder ermöglicht.
- Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, ein bekanntes elektrolytisches Beizverfahren mit einer bekannten Ultraschallreinigung der Bandoberfläche in einem dualen Entzunderungsprozeß zu kombinieren.
- Der duale Entzunderungsprozeß verwendet z. B. Natriumsulfat, Amoniumsulfat, Schwefelsäure oder ähnliche Medien als Elektrolyten und verbindet den elektrolytischen Prozeß mit einer Ultraschallreinigung. Die Wirkung des elektrolytischen Beizteils auf die Entzunderung basiert auf einer Volumenvergrößerung des Zunders durch Oxidation und einen Absprengeffekt durch die entstehenden Gasblasen. Diese Vorgänge schaffen es jedoch nicht, eine einwandfreie metallisch reine Materialoberfläche zu erzeugen, da ein großer Teil des Zunders durch Haftenergie am Grundmaterial des Bandes verbleibt. Bei geglühtem Kaltband ist die Reinigungswirkung einer elektrolytischen Beize am effektivsten mit 80 % bis 100 %, je nach Materialqualität. Bei Warmband sinkt dieser Effekt jedoch auf 20 % bis 50 %, weil die höhere Rauhigkeit der Bandoberfläche eine höhere Haftung des Zunders bewirkt.
- Zur Entfernung des anhaftenden Zunders nach der elektrolytischen Beize wurden zwar vorgeschlagen mechanische Hilfsmittel wie rotierende Bürsten einzusetzen, dies jedoch nicht mit dem gewünschten Erfolg, da die Bürsten nicht in der Lage sind, eine porentiefe Reinigung zu gewährleisten. Außerdem ist der Reinigugseffekt um so geringer, je höher die Oberflächenrauhigkeit der Bandoberfläche ist. Kombiniert man aber nach dem Gedanken der Erfindung das elektrolytische Beizen mit einer Ultraschallreinigung, so läßt sich eine totale Reinigung jeder Art von Band von jeder Art Zunder erzielen.
- Ein System zu Entzunderung der Oberfläche von Edelstahlbändern in einer elektrolytischen Bandbehandlungsanlage ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwischen einzelnen benachbarten Anoden- und/oder Kathodenbänken Ultraschallerzeugungseinrichtungen angeordnet sind. Es besteht aber auch die Möglichkeit, in einer anderen Version der Erfindung in einer Modularanordnung einer die Elektroden aufnehmenden elektrolytischen Zelle eine die Ultraschallerzeugungseinrichtung aufnehmende Zelle folge zu lassen. Weitere Kombinationen sind denkbar.
- Durch die Anordnung der Ultraschallerzeugungseinrichtungen zwischen oder hinter den Elektroden wird der gelöste Zunder einwandfrei von der Oberfläche des zu reinigenden Bandes entfernt, so daß ein total entzundertes Band die Anlage verläßt.
- Um die Wrksamkeit der elektrolytischen Behandlung und der Ultraschallbehandlung zu verändern ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, die Leistung der Elektroden und/oder der Ultraschallerzeugungseinrichtung in Abhängigkeit von der Banddurchlaufgeschwindigkeit zu verändern. Durch diese Maßnahme läßt sich die Behandlung gezielter einsetzen und der Prozeß kann dadurch hinsichtlich der Leistungsfähigkeit und der erforderlichen Behandlungsdauer optimiert werden.
- Durch Anordnung der Ultraschallerzeugungseinrichtung oberhalb und unterhalb des Bandes wird eine weitere Optimierung des vorgeschlagenen Verfahrens erreicht. Es hat sich als günstig herausgestellt, wenn die Ultraschallerzeugungseinrichtung die Ultraschallwellen in einem der Banddurchlaufgeschwindigkeit angepaßten Wnkel gegen die Bandlaufrichtug richten. Auf diese Weise wird der Absprengeffekt der anhaftenden Zunderpartikel von der Bandoberfläche verstärkt. Eine gute Wirkung läßt sich auch dann erzielen, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Ultraschallwellen axial zum Band einleitbar sind.
- Ein zusätzliches Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Technologie ist die Zunderentfernung von warmgewalztem Normalstahl. Hier wurde bisher und wird der Zunder mit Säuren wie z. B. H2SO4 oder HCl entfernt. Auch diese Verfahren haben trotz Einsatz von Regenerationsverfahren zur Rückgewinnung der Säuren Umweltbelastungen zur Folge, und zwar Immission in Luft und Wasser.
- Eine Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
- Figur 1
- einen grob schematischen Querschnitt durch eine elektrolytische Bandbehandlungsanlage mit dem erfindungsgemäßen System und
- Figur 2
- eine eben solche Anlage mit Modularanordnung von Elektroden und Ultraschallerzeugungseinrichtung.
- In Figur 1 ist grob schematisch eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Mit 5 ist der Behandlungsbehälter der Bandbehandlungsanlage bezeichnet, den das zu behandelnde Band 4 in horizontaler Richtung durchläuft. Dabei wird das Band 4 von den Rollen 3 geführt und gestützt. Die sogenannten Arbeitselektroden oberhalb und unterhalb des Bandes sind allgemein mit 1 bezeichnet, sie sind in Bandlaufrichtung (Pfeil) alternierend kathodisch bzw. anodisch geschaltet. Neben bzw. zwischen den Arbeitselektroden 1 sind Ultraschallerzeugungseinrichtungen 2 ober- und unterhalb des Bandes angeordnet, die durch Dreiecke symbolisiert sind. Diese Ultraschallerzeugungseinrichtungen dienen der Unterstützung des Ablöseprozesses. des Oberflächenzunders. Die Wirkung des Ultraschalls auf die Bandoberfläche ist auf die erzeugte Kavitation in der Flüssigkeit zurückzuführen, welche den Zunder praktisch mechanisch von der Oberfläche des Bandes entfernt.
- In Figur 2 sind zwei hintereinander angeordnete Behälter 5 und 6 dargestellt. Das Band 4 durchläuft in Pfeilrichtung zunächst den Behälter 6 mit den Arbeitselektroden 1, die auch hier abwechselnd kathodisch bzw. anodisch geschaltet sind. Anschließend durchläuft das Band 4 den Behälter 5, in dem in Gruppen zusammengefaßt mehrere Ultraschallerzeugungseinrichtungen 2 angeordnet sind, die oberhalb und unterhalb des Bandes Ultraschallwellen erzeugen und durch die Kavitation den Zunder lösen. Bei dieser Ausführung können beide Entzunderungsmechanismen ohne gegenseitige Beeinflussung gesteuert werden. Während in dem ersten Behälter 6 die Zunderschicht durch Gasblasen aufgelockert und im anodischen Bereich aufoxidiert wird, kann im darauffolgenden zweiten Behälter 5 dieser "lose" Zunder mit Hilfe des Ultraschalls erkannt werden.
Claims (7)
- Verfahren zur Entzunderung der Oberfläche von Edelstahlbändern in Anlagen zur Herstellung von gebeizem Warmband und Kaltband,
gekennzeichnet durch die Kombination eines bekannten elektrolytischen Beizverfahrens mit einer Ultraschallreinigung der Bandoberfläche in einem dualen Entzunderungsprozeß. - System zur Entzunderung der Oberfläche von Edelstahlbändern in einer elektrolytischen Bandbehandlungsanlage mit mehreren unmittelbar hintereinander angeordneten abwechselnd bei kathodischer Bandpolarisation anodisch geschalteten und bei entsprechender anodischen Bandpolarisation kathodisch geschalteten Elektroden,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens zwischen einzelnen benachbarten Anoden-(+) und/oder Kathodenbänken (-) Ultraschallerzeugungseinrichtungen (2) angeordnet sind. - System zur Entzunderung der Oberfläche von Edelstahlbändern in einer elektrolytischen Bandbehandlungsanlage mit mehreren unmittelbar hintereinander angeordneten abwechselnd bei kathodischer Bandpolarisation anodisch geschalteten und bei entsprechender anodischen Bandpolarisation kathodisch geschalteten Elektroden,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einer Modularanordnung einer die Elektroden (1) aufnehmenden elektrolytischen Zelle (6) eine die Ultraschallerzeugungseinrichtung (2) aufnehmende Zelle (5) folgt. - System zur Entzunderung der Oberfläche von Edelstahlbändern in einer elektrolytischen Bandbehandlungsanlage nach Anspruch 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leistung der Elektroden (1) und/oder der Ultraschallerzeugungseinrichtung (2) in Abhängigkeit von der Banddurchlaufgeschwindigkeit veränderbar ist. - System zur Entzunderung der Oberfläche von Edelstahlbändern in einer elektrolytischen Bandbehandlungsanlage nach Anspruch 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ultraschallerzeugungseinrichtungen (2) oberhalb und unterhalb des Bandes (4) angeordnet sind. - System zur Entzunderung der Oberfläche von Edelstahlbändern in einer elektrolytischen Bandbehandlungsanlage nach Anspruch 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ultraschallerzeugungseinrichtungen (2) die Ultraschallwellen in einem der Banddurchlaufgeschwindigkeit angepaßten Winkel gegen die Laufrichtung des Band (4) richteten. - System zur Entzunderung der Oberfläche von Edelstahlbändern in einer elektrolytischen Bandbehandlungsanlage nach Anspruch 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ultraschallwellen axial zum Band (4) einleitbar sind.
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