EP1477583A1 - Anlage und Verfahren zum Beizen von Gegenständen aus Stahl - Google Patents

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EP1477583A1
EP1477583A1 EP04010403A EP04010403A EP1477583A1 EP 1477583 A1 EP1477583 A1 EP 1477583A1 EP 04010403 A EP04010403 A EP 04010403A EP 04010403 A EP04010403 A EP 04010403A EP 1477583 A1 EP1477583 A1 EP 1477583A1
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EP
European Patent Office
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pickling
tank
booth
water
rinsing
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G3/00—Apparatus for cleaning or pickling metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C23G1/02—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
    • C23G1/08—Iron or steel

Definitions

  • the invention relates to a method for pickling articles made of steel, in particular stainless steel, with a pickling agent containing no nitric acid, that from a pickling tank to those kept in a pickling booth Spraying objects, and a plant for pickling objects of steel, in particular stainless steel, with a pickling tank, one Pickling booth with a nozzle arrangement, a pickling feed from the Pickling tank for nozzle arrangement in the pickling booth and a flushing water tank, the to the nozzle assembly of the pickling booth via a Spülwasserzuschreib protest connected.
  • the manual spray pickling is known in which the Beizffen is applied with a spray lance by hand.
  • the stain is adjusted viscous and adheres well to the metal surface. After a Exposure time of 1 ⁇ 2 to 2 hours then the stain with water washed.
  • directly nitrous gases from the nitric acid and fluorine gas from the hydrofluoric acid because of their harmful effects must be extracted.
  • the exhaust air must be with a Exhaust air scrubbers are cleaned, with about 50% of the nitrous gases and 98 % of the fluorine gas are washed out.
  • the squeegee must be sprayed and wash off the stain wear suitable protective clothing with respiratory protection, since corresponding limit values are exceeded at the workplace.
  • Tauchbeizvon are known in which the to be pickled Object through a pickling agent received in a pickling tank to be led.
  • Beizklachung arise also nitrous gases and fluorine gases.
  • An edge suction on the pickling tank is therefore also required.
  • To the uncontrolled escape of gases from the dip tank is known from DE 26 08 550 C2, to cover the plunge pools by plane-like covers. nevertheless Toxic exhaust air is produced, if necessary also via an exhaust air scrubber is clean.
  • Spritzbeiz compiler are known in which the pickling solution via nozzles is sprayed finely dosed onto the workpiece to be treated.
  • This Method is, as DE 198 42 971 A1 describes, for pickling planar, used in particular band-shaped items to be treated.
  • the mordant Can be recycled so that collected in the spray area Beizstoff in turn is sprayed through the nozzles. nevertheless must be sucked off the resulting gases and, when using nitric acid containing pickling, be cleaned via an exhaust air scrubber.
  • pickling solutions have been proposed which are particularly applicable to the Use of the usual nitric acid waive the Improve environmental characteristics.
  • the continuous ozone as an oxidizing agent is supplied.
  • EP 0 958 405 B1 is a pickling solution with for example, sulfuric acid and hydrofluoric acid and hydrogen peroxide and a stabilizer known, with a good cleaning result without Use of environmentally critical nitric acid is achieved.
  • EP 0 808 919 B1 discloses a pickling process with a pickling agent Hydrochloric and sulfuric acid and activation with a hydrogen peroxide solution known.
  • DE 41 17 760 C1 is an endless product, such as pipes, wires, belts in a treatment bath continuously in the dipping process with a Treated dressing.
  • a suction is provided by Training a slight negative pressure the unwanted release of prevents toxic fumes.
  • the exhaust air duct must be in compliance with Environmental protection requirements to be equipped with elaborate filter systems.
  • the object of the present invention is a process and an installation for Spritzbeizen in such a way that improved environmental compatibility and resource conservation compared to the prior art.
  • a mist nozzle arrangement 16 arranged with a supply line 17.
  • the feed line leads fresh water D to pickling 1.
  • a shut-off valve 171 is provided in the supply line 17.
  • pickling booth 1 is closed and the pickling process started.
  • the shut-off valves 211, 212 of the supply line 21 are opened.
  • the shut-off valve 231 of the gas displacement line 23 is opened and the Feed pump 22 controlled.
  • pickling agent B is removed from the mordant tank 2 via the supply line 21 to the nozzle assembly 11 in the Beizkabine 1 promoted.
  • the pickling agent B is in the so-called Spritzbeizvon sprayed over the nozzle assembly 11 finely and on the underlying, sprayed on to be addressed items A.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beizen von Gegenständen aus Stahl, insbesondere Edelstahl, im Chargenbetrieb mit einem keine Salpetersäure enthaltenden Beizmittel, das aus einem Beizmitteltank auf die in einer Beizkabine vorgehaltenen Gegenstände aufgesprüht wird, wobei beim Aufsprühen des Beizmittels ein Gasausgleich zwischen Beizkabine und Beizmitteltank durchgeführt wird, womit in der Beizkabine entstehende Gase teilweise zum Beizmitteltank zurückgeführt werden, und nach dem Beizen aus einem Spülwassertank Spülwasser auf die in der Beizkabine vorgehaltenen Gegenstände aufgesprüht und ein Gasausgleich zwischen Beizkabine und Spülwassertank durchgeführt wird, womit die beim Spülen entstehenden Restgase teilweise zum Spülwassertank zurückgeführt werden, ohne dass dabei Abluft an die Umgebung abgegeben wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Anlage zum Beizen von Gegenständen aus Stahl, insbesondere Edelstahl, im Chargenbetrieb mit einem Beizmitteltank (2), einer Beizkabine (1) mit einer Düsenanordnung (11), einer Beizmittelzuführleitung (21) vom Beizmitteltank (2) zur Düsenanordnung (11) in der Beizkabine (1) und einem Spülwassertank (3), der an die Düsenanordnung (11) der Beizkabine (1) über eine Spülwasserzuführleitung (31) angeschlossen ist, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Beizkabine (1), der Beizmitteltank (2) sowie der Spülwassertank (3) nach außen abgedichtet sind und zwischen dem Beizmitteltank (2) und der Beizkabine (1) eine erste Gaspendelleitung (23) und zwischen dem Spülwassertank (3) und der Beizkabine (1) eine zweite Gaspendelleitung (33) vorgesehen sind, wobei das in sich geschlossene System keine Abluftabführung hat. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beizen von Gegenständen aus Stahl, insbesondere Edelstahl, mit einem keine Salpetersäure enthaltenden Beizmittel, das aus einem Beizmitteltank auf die in einer Beizkabine vorgehaltenen Gegenstände aufgesprüht wird, sowie eine Anlage zum Beizen von Gegenständen aus Stahl, insbesondere Edelstahl, mit einem Beizmitteltank, einer Beizkabine mit einer Düsenanordnung, einer Beizmittelzuführleitung vom Beizmitteltank zur Düsenanordnung in der Beizkabine und einem Spülwassertank, der an die Düsenanordnung der Beizkabine über eine Spülwasserzuführleitung angeschlossen ist.
Derartige Verfahren und Anlagen zur Oberflächenbehandlung von Metallen sind in unterschiedlichster Ausgestaltung im Stand der Technik bekannt. Bei der Verarbeitung von Metallen, insbesondere von Edelmetallen, wird auf dessen Oberfläche häufig eine Metalloxidschicht oder Zunderschicht gebildet, die sowohl das Aussehen wie auch die mögliche Weiterverarbeitung des Materials beeinträchtigt. Bei rostfreiem Stahl haftet diese unerwünschte Schicht sehr fest auf der Oberfläche, so dass aggressive Säuren zum Beizen Verwendung finden. Eine übliche Beizsäuremischung ist Salpetersäure und Flusssäure, die in wässriger Lösung verwendet wird.
Im Stand der Technik ist das manuelle Sprühbeizen bekannt, bei dem das Beizmittel mit einer Sprühlanze von Hand aufgetragen wird. Die Beize ist dabei viskos eingestellt und haftet gut auf der Metalloberfläche. Nach einer Einwirkzeit von ½ bis 2 Stunden wird die Beize dann mit Wasser abgewaschen. Bei dieser Arbeitsweise entstehen unmittelbar nitrose Gase aus der Salpetersäure und Fluorgase aus der Flusssäure, die wegen ihrer gesundheitsschädlichen Wirkungen abgesaugt werden müssen. Um die umweltschädliche Wirkung zu begrenzen, muss die Abluft mit einem Abluftwäscher gereinigt werden, wobei etwa 50 % der nitrosen Gase und 98 % der Fluorgase ausgewaschen werden. Der Beizer muss beim Versprühen und Abwaschen der Beize geeignete Schutzkleidung mit Atemschutz tragen, da am Arbeitsplatz entsprechende Grenzwerte überschritten werden.
Außerdem sind Tauchbeizverfahren bekannt, bei denen der zu beizende Gegenstand durch ein in einem Beizbecken aufgenommenes Beizmittel geführt wird. Bei der Verwendung der üblichen Beizsäuremischung entstehen ebenfalls nitrose Gase und Fluorgase. Eine Randabsaugung an den Beizbecken ist daher ebenfalls erforderlich. Um das unkontrollierte Austreten von Gasen aus dem Tauchbecken zu verringern, ist aus der DE 26 08 550 C2 bekannt, die Tauchbecken durch planenartige Abdeckungen abzudecken. Gleichwohl entsteht giftige Abluft, die nötigenfalls auch über einen Abluftwäscher zu reinigen ist.
Ferner ist das sog. Autoklavbeizen bekannt, bei dem die Beizware in ein leeres luftdicht abschließbares Becken gelegt und mit Beize geflutet wird. Die dabei aus dem Becken verdrängte Luft muss ebenfalls über Abluftwäscher gereinigt werden. Nach Ablauf der Beizzeit wird die Beize wieder zurück in den Beizvorratstank gepumpt, nachteilig ist dabei, dass ein großes Volumen Beizflüssigkeit bewegt werden muss.
Ferner sind Spritzbeizverfahren bekannt, bei denen die Beizlösung über Düsen fein dosiert auf das zu behandelnde Werkstück aufgesprüht wird. Dieses Verfahren wird, wie DE 198 42 971 A1 beschreibt, zum Beizen von ebenflächigen, insbesondere bandförmigen Behandlungsgut eingesetzt. Das Beizmittel kann im Kreislauf geführt werden, so dass im Spritzbereich gesammeltes Beizmittel wiederum über die Düsen versprüht wird. Gleichwohl müssen entstehende Gase abgesaugt und, bei Verwendung von Salpetersäure haltigen Beizen, über einen Abluftwäscher gereinigt werden.
Um die zunehmend schärfer werdenden Arbeitsschutz- und Umweltschutzbestimmungen einzuhalten, werden daher Beizanlagen häufig in luftdicht abgeschlossenen Beizkabinen verwendet. Die EP 0 949 355 A1 schlägt eine eingehauste, bei permanentem Unterdruck arbeitende Beizanlage vor, die mit einer Luftzuführung und einer Absaugung arbeitet. Ferner ist aus der DE 36 35 525 C3 eine abgeschlossene Anlage zum Beizen von Werkstücken bekannt, bei der eine unter Unterdruck gehaltene, luftdicht abgeschlossene Kabine die Behandlungsstationen der Beizanlage enthalten.
Ferner wurden Beizlösungen vorgeschlagen, die insbesondere auf die Verwendung der bisher üblichen Salpetersäure verzichten, um die Umwelteigenschaften zu verbessern. Beispielsweise schlägt die DE 197 21 135 A1 eine eine Salzsäure als einzige Säure enthaltende Beizlösung vor, die in einer Spritzbehandlung aufzubringen ist. Alternativ wird in der DE 38 37 053 A1 ein aus einer wässrigen Fluorwasserstoffsäure bestehendes Beizbad vorgeschlagen, dem kontinuierlich Ozon als Oxidationsmittel zugeführt wird. Aus der EP 0 958 405 B1 ist eine Beizlösung mit beispielsweise Schwefelsäure und Flusssäure sowie Wasserstoffperoxid und einem Stabilisator bekannt, mit der ein gutes Reinigungsergebnis ohne Verwendung der umweltkritischen Salpetersäure erreicht wird. Darüber hinaus ist in der EP 0 808 919 B1 ein Beizverfahren mit einem Beizmittel aus Salz- und Schwefelsäure und einer Aktivierung mit einer Wasserstoffperoxidlösung bekannt.
Um den Wasserverbrauch zu verringern und die Umwelteigenschaften zu verbessern, ist beispielsweise aus der DE 42 20 401 A1 eine Anlage für die Behandlung von Werkstücken mit einem Prozessbad und nachfolgenden Spülbädern mit einer Wasserkreislaufführung bekannt, bei der zur Auffrischung der Spülbäder und Regulierung der Prozesslösungskonzentration Wasser aus der Prozesslösung selbst gewonnen wird.
In der DE 41 17 760 C1 wird ein Endlos-Produkt, wie Rohre, Drähte, Bänder in einem Behandlungsbad kontinuierlich im Tauchverfahren mit einem Beizmittel behandelt. Dabei ist eine Absaugung vorgesehen, die durch Ausbildung eines geringfügigen Unterdrucks die unerwünschte Freigabe von giftigen Dämpfen verhindert. Die Abluftführung muss zur Einhaltung von Umweltschutzvorgaben mit aufwendigen Filteranlagen ausgestattet sein.
Die DE 44 11 163 A1 beschreibt ein Verfahren zur Behandlung von Teilen oder Komponenten durch Besprühen und/oder Überfluten mit einem Lösemittel, das im Chargenbetrieb arbeitet. Als Lösemittel wird insbesondere Dichlormethan verwendet, was aufgrund seiner physikalisch-chemischen Eigenschaften besondere Vorkehrungen bei der Verarbeitung bedarf. In der Behandlungskammer wird ein Vakuum erzeugt, in das das Dichlormethan eingesprüht wird. Nach mehreren Spühvorgängen muss die Behandlungskammer, die darin befindlichen Produkte sowie das in der Kammer ausgebildete Luft-Gas-Gemisch aufwendig gereinigt werden. Dazu muss das Luft-Gas-Gemisch mehrfach aus der Kammer evakuiert und gereinigt werden. Die gereinigte Luft wird dann an die Umgebung abgegeben. Zum Betanken des Vorratsbehälters für das Dichlormethan ist eine Gaspendelleitung vorgesehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Anlage zum Spritzbeizen so auszubilden, dass eine verbesserte Umweltverträglichkeit und Ressourcenschonung im Vergleich zum Stand der Technik gegeben ist.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und einer Anlage gemäß Anspruch 6.
Dadurch, dass beim Aufsprühen des Beizmittels ein Gasausgleich zwischen Beizkabine und Beizmitteltank durchgeführt wird, womit in der Beizkabine entstehende Gase teilweise zum Beizmitteltank zurückgeführt werden, wird ein Druckausgleich zwischen dem sich leerenden Beizmitteltank und der durch das Einsprühen des Beizmittels beaufschlagten Beizkabine erreicht, ohne dabei Abluft an die Umgebung abzugeben. Ebenso wird das in sich geschlossene System ohne Abluftabführung auch für den an das Beizen anschließenden Spülvorgang angewendet, wenn nach dem Beizen aus einem Spülwassertank Spülwasser auf die in der Beizkabine vorgehaltenen Gegenstände aufgesprüht und ein Gasausgleich zwischen Beizkabine und Spülwassertank durchgeführt wird, womit die beim Spülen entstehenden Restgase teilweise zum Spülwassertank zurückgeführt werden.
Gegenständlich wird dies dadurch erreicht, dass die Beizkabine, der Beizmitteltank sowie der Spülwassertank nach außen abgedichtet sind und zwischen dem Beizmitteltank und der Beizkabine eine erste Gaspendelleitung und zwischen dem Spülwassertank und der Beizkabine eine zweite Gaspendelleitung vorgesehen sind.
Bevorzugt wird dabei sowohl für das Beizmittel wie auch für das Spülwasser die gleiche Düsenanordnung in der Beizkabine verwendet. Vorteilhaft wird auch ein großer Teil der Zuführleitung alternierend für Beizmittel bzw. Spülwasser verwendet. Damit wird bei Beginn des Spülvorganges bereits ein Großteil der Zuführleitung sowie die Düsenanordnung mit dem Spülwasser durchspült und folglich von der aggressiven Beize gereinigt. Ein unerwünschter Verbleib von Beizmittel in der Düsenanordnung und in einem Großteil der Zuführleitungen wird damit sicher vermieden.
Dabei wird die gemeinsame Nutzung der Zuführleitungen durch entsprechend angeordnete Absperrventile erreicht. Ferner können auch in den Gaspendelleitungen Absperrventile vorgesehen sein, um eine übermäßige Vermischung der sich in den beiden Verfahrensschritten bildenden verschiedenen Abgaskonzentrationen aus dem Beizmittel zu vermeiden. Die sich während des Beizvorgangs bildenden erheblich konzentrierten Abgase, meist Fluorgase, können somit an einer Vermischung mit den weniger stark konzentrierten Abgasen des gleichen Stoffes beim Spülvorgang und in dem Spülwassertank gehindert werden.
Das Spülwasser kann bereits Fraktionen des Beizmittels enthalten, muss also nicht besonders rein sein und dient zum Abspülen der auf dem Gegenstand anhaftenden Beizmittelrückstände.
Wenn der Spülvorgang mehrstufig aus mehreren Spülwassertanks erfolgt, wobei mit jedem Spülvorgang die Reinheit des Spülwassers zunimmt, wird eine mehrstufige Spülkaskade realisiert, die eine besonders wirkungsvolle Abreinigung der Beizwaren ermöglicht. Dabei erfolgt der erste Spülvorgang mit einem bereits stärker mit Beizmittel belasteten Spülwasser, der zweite Spülvorgang mit einem geringer belasteten Wasser und so weiter bis schließlich der letzte Spülvorgang mit reinem Spülwasser erfolgt.
Dadurch, dass das sich auf dem Kabinenboden sammelnde Beizmittel während und/oder nach dem Beizvorgang und das sich auf dem Kabinenboden sammelnde Spülwasser während und/oder nach dem/den Spülvorgängen in den Beizmitteltank bzw. den/die Spülwassertanks zurückgefördert werden, werden sowohl das Beizmittel wie auch das Spülmittel somit mehrfach verwendet, was sowohl den Beizmittel- wie auch den Spülwasserverbrauch stark reduziert.
Dadurch, dass am Boden der Beizkabine ein Sammelmittel zum Sammeln der versprühten Flüssigkeiten ausgebildet ist, von dem Rückförderleitungen zum Beizmitteltank bzw. zum Spülwassertank führen, wird sowohl das heruntertropfende Beizmittel wie auch das Spülwasser in der Beizkabine gesammelt und in die Tanks zurückgeführt. Dabei sind ebenfalls die Gaspendelleitungen aktiv und erlauben einen Gasausgleich zwischen Beizkabine und dem jeweiligen wiederbefüllten Tank.
Wenn nach dem Spülvorgang Frischwasser in der Beizkabine vernebelt wird, wobei das sich auf dem Kabinenboden sammelnde leicht saure Wasser zum Spülwassertank mit größter Reinheit des Spülwassers gefördert wird, bindet dieser Sprühnebel die im Gasraum der Kabine aus dem Beizmittel entstandenen Gase und läßt diese als Aerosole absinken. Für diesen Sprühnebel wird bevorzugt Frischwasser verwendet, das über gesonderte besonders feine Nebeldüsen oberhalb der Düsenanordnung in der Beizkabine abgegeben wird. Die sich dabei bildende Feuchtigkeit bindet nämlich die restlichen Gasteilchen des auswaschbaren Beizmittels. Diese Feuchtigkeit schlägt sich nieder und sammelt sich am Kabinenboden. Von dort wird das nun geringfügig belastete Frischwasser in den Spülmitteltank bzw. den Spülmitteltank mit reinstem Spülwasser gepumpt.
Vor dem Öffnen der Beizkabine wird das Absinken der Aerosole weitestgehend vollständig abgewartet, um dann die oberflächenbehandelten Gegenstände aus der Beizkabine entnehmen zu können. Bevorzugt können die gebeizten und gespülten Werkstücke zusätzlich manuell von einem Beizer mit Wasserhochdruck abgespritzt werden. Auf eine Absaugung kann hier verzichtet werden, da die einzuhaltenden Grenzwerte für die Abgase des Beizmittels, meist Fluorgase, deutlich unterschritten werden.
Bevorzugt wird nach dem Spülvorgang bzw. nach der Frischwasservernebelung ein Passivieren, bevorzugt mit stabilisierter Zitronensäure, und anschließender Wasserspülung durchgeführt. Ferner sollte vor dem Beizen eine Entfettung der zum Beizen vorgesehenen Gegenstände durchgeführt werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlage zum Beizen anhand der beiliegenden Zeichnung detailliert beschrieben.
Darin zeigt:
Fig. 1
eine Anlage zur Oberflächenbehandlung in einem schematisierten Leitungsplan.
Die Beizkabine 1 ist zur Umgebung hermetisch abgedichtet ausgebildet. In der Beizkabine 1 sind die zu beizenden Gegenstände beispielsweise in einem Beizkorb A vorgelegt. Oberhalb des Beizkorbes A ist eine Düsenanordnung 11 zum Besprühen der zu beizenden Werkstücke im Beizkorb A mit einem Beizmittel B. Das Beizmittel B ist in einem Beizmitteltank 2, der ebenfalls nach außen abgedichtet ausgebildet ist, bevorratet. Vom Beizmitteltank 2 führt eine Beizmittelzuführleitung 21 zur Düsenanordnung 11 in der Beizkabine 1 . Das Beizmittel B wird dabei mittels Förderpumpe 22 zur Düsenanordnung 1 gefördert.
In der Beizkabine 1 ist am Boden unterhalb des Beizkorbes A ein Sammelmittel 12 für herabtropfendes Beizmittel B angeordnet. Das Sammelmittel 12 führt in einem geeigneten Gefälle die auftreffenden Flüssigkeiten zu einem am Sammelmittel 12 vorgesehenen Sammelpunkt 13, von dem eine Rückförderleitung 14 in den Beizmitteltank 2 führt. Für die Rückförderung des Beizmittels B ist die gleiche Förderpumpe 22 der Beizmittelzuführleitung 21 vorgesehen. Entsprechend sind Absperrventile 211, 212, 141, 142 in den zugeordneten Leitungen 21 bzw. 14 vorgesehen. Ferner ist zwischen dem Beizmitteltank 2 und der Beizkabine 1 eine erste Gaspendelleitung 23 mit einem Absperrventil 231 vorgesehen.
Weiter ist in Fig. 1 ein Spülwassertank 3 dargestellt, in dem Spülwasser C bevorratet ist. An dem Spülwassertank 3 führt eine Spülwasserzuführleitung 31 ebenfalls zur Düsenanordnung 11 der Beizkabine 1. Zur Förderung des Spülwassers C über die Zuführleitung 31 zur Düsenanordnung 11 in der Beizkabine 1 ist in der Zuführleitung 31 eine Förderpumpe 32 vorgesehen. Von den Beizwaren A abtropfendes Spülwasser wird über Sammelmittel 12 zum Sammelpunkt 13 geführt und dort über eine Rückförderleitung 15 in den Spülwassertank 3 zurückgefördert. Die Rückförderung über Rückförderleitung 15 wird ebenfalls über die Förderpumpe 32 durchgeführt. Dafür sind entsprechende Absperrventile 311, 312, 151, 152 in den zugeordneten Leitungen 31 bzw. 15 vorgesehen. Ferner ist zwischen dem Spülwassertank 3 und der Beizkabine 1 eine zweite Gaspendelleitung 33 vorgesehen, die ein zugeordnetes Absperrventil 331 aufweist.
Weiter ist oberhalb der Düsenanordnung 11 in der Beizkabine 1 eine Nebeldüsenanordnung 16 mit einer Zuführleitung 17 angeordnet. Die Zuführleitung führt Frischwasser D zur Beizkabine 1 . Zur Steuerung der Frischwasserzufuhr ist ein Absperrventil 171 in der Zuführleitung 17 vorgesehen.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Beizverfahren anhand des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Zunächst wird die Beizkabine 1 mit den zu beizenden Gegenständen, beispielsweise in einem Beizkorb A eingelegt, bestückt. Bei größeren Gegenständen können diese auch unmittelbar in die Beizkabine 1 eingestellt werden. Ggf. werden die Beizgegenstände vor dem Beizverfahren entfettet. Zu Beginn des Vorgangs sind alle Absperrventile 141, 142, 151, 152, 171, 211, 212, 231, 311, 312, 331 geschlossen und die Förderpumpen 22, 23 nicht angesteuert.
Nun wird die Beizkabine 1 verschlossen und der Beizvorgang gestartet. Dazu werden die Absperrventile 211, 212 der Zuführleitung 21 geöffnet. Ferner wird das Absperrventil 231 der Gaspendelleitung 23 geöffnet und die Förderpumpe 22 angesteuert. Nunmehr wird Beizmittel B aus dem Beizmitteltank 2 über die Zuführleitung 21 zur Düsenanordnung 11 in die Beizkabine 1 gefördert. Das Beizmittel B wird im sog. Spritzbeizverfahren über die Düsenanordnung 11 fein versprüht und auf die darunter liegenden, zu beizenden Gegenstände A gesprüht.
Während der Förderung des Beizmittels B aus dem Beizmitteltank 2 über Zuführleitung 21 mittels Förderpumpe 22 sinkt der Flüssigkeitsspiegel in dem Beizmitteltank 2, womit folglich über die Gaspendelleitung 23 eine Gasausgleichsströmung von der Beizkabine 1 in den Beizmitteltank 2 ausgelöst wird. Es wird dabei mit Beizmittel B angereicherte Luft in den Beizmitteltank 2 gelangen. Nach ausreichender Beizwirkung auf den Beizgegenständen A wird die Förderpumpe 22 gestoppt und die Absperrventile 211, 212 sowie der Beizmittelzuführleitung 21 geschlossen.
Nunmehr werden die Ventile 141, 142 der Rückförderung 14 geöffnet. Zwischenzeitlich sammelt sich über Sammelmittel 12 im Sammelpunkt 13 an der Beizware A abtropfendes Beizmittel B, das über die Rückförderleitung 14 in den Beizmitteltank 2 mittels Förderpumpe 22 rückgefördert wird. Entsprechend wird die Förderpumpe 22 angesteuert. Um ein unkontrolliertes Rückfließen von Spülmittel B über die Leitung 14 zu vermeiden, ist dort bevorzugt ein Rückschlagventil 143 angeordnet. Bei dieser Rückförderung des Beizmittels steigt der Flüssigkeitsspiegel in dem Beizmitteltank 2, so dass über die erste Gaspendelleitung 23 eine Gasausgleichsströmung vom Beizmitteltank 2 zur Beizkabine 1 entsteht. Nachdem nun im wesentlichen von den Beizgegenständen A abtropfendes Beizmittel B rückgefördert wurde, wird die Förderpumpe 22 und die Ventile 231, 141, 142 geschlossen.
Nunmehr wird der Spülvorgang aktiviert. Dazu werden die Absperrventile 311 und 312 der Zuführförderleitung 31 sowie das Absperrventil 331 der zweiten Gaspendelleitung 33 geöffnet und die Förderpumpe 32 gestartet. Nunmehr wird Spülwasser C aus dem Spülwassertank 3 über die Spülwasserzuführleitung 31 der Düsenanordnung 11 in der Beizkabine 1 zugeführt. Bevorzugt wird dabei auch ein Teil der Zuführleitung der Beizmittelzuführung gemeinsam verwendet, um aggressives Beizmittel B bereits in der Zuführleitung 21, 31 über die Düsenanordnung 11 auszutragen.
Nunmehr werden die Gegenstände im Beizkorb A mit Spülwasser C die Düsenanordnung 11 besprüht. Während des Spülvorganges sinkt der Flüssigkeitsspiegel in dem Spülwassertank 3, so dass über die zweite Gaspendelleitung 33 mit Beizmittel in geringer Konzentration versetzte Luft aus der Beizkabine 1 in den Spülmitteltank 3 gelangt.
Mit Erreichen des gewünschten Spülergebnisses wird die Förderpumpe 32 gestoppt und die Absperrventile 311 und 312 der Spülwasserzuführleitung 31 geschlossen. Gleichzeitig wird über das Sammelmittel 12 im Sammelpunkt 13 am Boden der Beizkabine 1 das Spülwasser C, das mit Rückständen des Beizmittels B versetzt ist, aufgefangen.
Nunmehr wird durch Öffnen der Absperrventile 151 und 152 sowie Starten der Förderpumpe 32 über die Rückförderleitung 15 das Spülwasser C in den Spülwassertank 3 rückgefördert. Am Sammelpunkt 13 ist in der Rückförderleitung 15 ebenfalls ein Rückschlagventil 153 vorgesehen, um ein unkontrolliertes Zurückströmen des Spülwassers C in die Beizkabine 1 zu unterbinden.
Während der Rückförderung des Spülwassers C im Spülwassertank 3 steigt dort der Flüssigkeitsspiegel, womit zum Druckausgleich Luft über die zweite Gaspendelleitung 33 zur Beizkabine 1 zurückgedrückt wird. Wenn im wesentlichen das abgetropfte Spülwasser über die Rückförderleitung 15 abgefördert ist, wird die Förderpumpe 32 gestoppt und die Ventile 151 und 152 der Rückförderleitung 15 wie das Absperrventil 331 der zweiten Gaspendelleitung 33 geschlossen.
Nun wird durch Öffnen des Absperrventils 171 der Frischwasserzuführleitung 17 Frischwasser D der Nebeldüsenanordnung 16 in der Beizkabine 1 zugeführt. Über die Nebeldüsenanordnung 16 wird das Frischwasser besonders fein versprüht. Dabei werden in diesem Wassernebel die restlich verbliebenen Beizmittelgase, meist Fluorgase, gebunden und als leicht saures Wasser auf das Sammelmittel 12 am Kabinenboden absinken. Erst wenn sich der Wassernebel im wesentlichen gesetzt hat, wird das sich am Sammelpunkt 13 angesammelte leicht saure Frischwasser D durch Öffnen der Absperrventile 151, 152 und 331 und Starten der Förderpumpe 32 in den Spülwassertank 3 gefördert. Die zweite Gaspendelleitung 33 dient dabei dem Druckausgleich.
Nun kann die Beizkabine 1 geöffnet werden und die gebeizten Gegenstände entnommen werden. Ggf. kann eine Bedienperson die gebeizten und gespülten Werkstücke mit Wasserhochdruck abspritzen. Aufgrund der guten Reinigungswirkung und der Luftwäsche kann bei dieser Arbeit auf eine Absaugung vollständig verzichtet werden. Dabei ist insbesondere wichtig, dass als Beizmittel ein Beizmittel ohne Salpetersäure verwendet wird, da sich die bei Verwendung eines Beizmittels mit Salpetersäure bildende nitrosen Gase nicht mit Wasser aus der Luft auswaschen lassen.
Bezugszeichenliste
1
Beizkabine
11
Düsenanordnung
12
Sammelmittel
13
Sammelpunkt
14
Rückförderleitung
141
Absperrventil
142
Absperrventil
143
Rückschlagventil
15
Rückförderleitung
151
Absperrventil
152
Absperrventil
153
Rückschlagventil
16
Nebeldüsenanordnung
17
Frischwasserzuführleitung
171
Absperrventil
2
Beizmitteltank
21
Beizmittelzuführleitung
211
Absperrventil
212
Absperrventil
22
Förderpumpe
23
erste Gaspendelleitung
231
Absperrventil
3
Spülwassertank
31
Spülwasserzuführleitung
311
Absperrventil
312
Absperrventil
32
Förderpumpe
33
zweite Gaspendelleitung
331
Absperrventil
A
Beizkorb bzw. Beizgegenstand
B
Beizmittel
C
Spülwasser
D
Frischwasser

Claims (12)

  1. Verfahren zum Beizen von Gegenständen aus Stahl, insbesondere Edelstahl, im Chargenbetrieb mit einem keine Salpetersäure enthaltenden Beizmittel, das aus einem Beizmitteltank auf die in einer Beizkabine vorgehaltenen Gegenstände aufgesprüht wird, wobei beim Aufsprühen des Beizmittels ein Gasausgleich zwischen Beizkabine und Beizmitteltank durchgeführt wird, womit in der Beizkabine entstehende Gase teilweise zum Beizmitteltank zurückgeführt werden, und nach dem Beizen aus einem Spülwassertank Spülwasser auf die in der Beizkabine vorgehaltenen Gegenstände aufgesprüht und ein Gasausgleich zwischen Beizkabine und Spülwassertank durchgeführt wird, womit die beim Spülen entstehenden Restgase teilweise zum Spülwassertank zurückgeführt werden, ohne dass dabei Abluft an die Umgebung abgegeben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülvorgang mehrstufig aus mehreren Spülwassertanks erfolgt, wobei mit jedem Spülvorgang die Reinheit des Spülwassers zunimmt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das sich auf dem Kabinenboden sammelnde Beizmittel während und/oder nach dem Beizvorgang und das sich auf dem Kabinenboden sammelnde Spülwasser während und/oder nach dem/den Spülvorgängen in den Beizmitteltank bzw. den/die Spülwassertanks zurückgefördert werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Spülvorgang Frischwasser in der Beizkabine vernebelt wird, wobei das sich auf dem Kabinenboden sammelnde leicht saure Wasser zum Spülwassertank mit größter Reinheit des Spülwassers gefördert wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Spülvorgang bzw. nach der Frischwasservernebelung ein Passivieren, bevorzugt mit stabilisierter Zitronensäure, und anschließende Wasserspülung durchgeführt werden.
  6. Anlage zum Beizen von Gegenständen aus Stahl, insbesondere Edelstahl, im Chargenbetrieb mit einem Beizmitteltank (2), einer Beizkabine (1) mit einer Düsenanordnung (11), einer Beizmittelzuführleitung (21) vom Beizmitteltank (2) zur Düsenanordnung (11) in der Beizkabine (1) und einem Spülwassertank (3), der an die Düsenanordnung (11) der Beizkabine (1) über eine Spülwasserzuführleitung (31) angeschlossen ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beizkabine (1), der Beizmitteltank (2) sowie der Spülwassertank (3) nach außen abgedichtet sind und zwischen dem Beizmitteltank (2) und der Beizkabine (1) eine erste Gaspendelleitung (23) und zwischen dem Spülwassertank (3) und der Beizkabine (1) eine zweite Gaspendelleitung (33) vorgesehen sind, wobei das in sich geschlossene System keine Abluftabführung hat.
  7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenanordnung (11) nacheinander vom Beizmittel (B) und vom Spülwasser (C) beaufschlagbar ausgebildet ist.
  8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Beizmittel- und Spülwasserzuführleitungen (21, 31) und/oder in den Gaspendelleitungen (23, 33) absperrbare Ventile (211, 212, 311, 312, 231, 331 ) vorgesehen sind.
  9. Anlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Boden der Beizkabine (1) ein Sammelmittel (12) zum Sammeln der versprühten Flüssigkeiten (B, C) ausgebildet ist, von dem Rückförderleitungen (14, 15) zum Beizmitteltank (2) bzw. zum Spülwassertank (3) führen.
  10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den Rückförderleitungen (14, 15) absperrbare Ventile (141, 142, 151, 152) vorgesehen sind.
  11. Anlage nach Anspruch 7, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den Zuführleitungen (21, 31) und/oder in den Rückförderleitungen (14, 15) Pumpen (22, 32) vorgesehen sind.
  12. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Düsenanordnung (11) in der Beizkabine (1) eine Nebeldüsenanordnung (16) vorgesehen ist, die mit Frischwasser (D) beaufschlagbar ist.
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