EP1558779A1 - Verfahren und vorrichtung zum entzundern und/oder reinigen eines metallstrangs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum entzundern und/oder reinigen eines metallstrangs

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EP1558779A1
EP1558779A1 EP03753485A EP03753485A EP1558779A1 EP 1558779 A1 EP1558779 A1 EP 1558779A1 EP 03753485 A EP03753485 A EP 03753485A EP 03753485 A EP03753485 A EP 03753485A EP 1558779 A1 EP1558779 A1 EP 1558779A1
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EP
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metal strand
descaling
plasma
cleaning
metal
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Bodo Block
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    • B21B1/24—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a continuous or semi-continuous process
    • B21B1/28—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a continuous or semi-continuous process by cold-rolling, e.g. Steckel cold mill

Definitions

  • the invention relates to a method for descaling and / or cleaning a metal strand, in particular a hot-rolled strip made of normal steel or stainless steel, in which the metal strand is passed in a conveying direction through a device in which it is subject to plasma descaling and / or Undergoes plasma cleaning. Furthermore, the invention relates to a device for descaling and / or cleaning such a metal strand.
  • JP 03207518 A A method of the generic type is known from JP 03207518 A.
  • the state of the art mentioned is primarily based on the descaling of wire and pipes. This has the advantage that, due to the geometry of the material to be descaled, the electrodes can be guided relatively easily, so that descaling can be carried out efficiently.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method and an associated device for descaling and / or cleaning a metal strand, with which or with which it is possible to efficiently and even also wide metal strands over their entire width extent descaling effectively by means of plasma technology, whereby both the economic and the ecological advantages of this process should be usable.
  • This object is achieved according to the invention in that the metal strand is subjected to a process in the conveying direction upstream of the device for plasma descaling and / or plasma cleaning, which gives the metal strand a high degree of flatness.
  • a stretch straightening process or a stretch bending straightening process is intended.
  • a tensile force can be exerted on the metal strand which has such a height that the flatness of the metal strand entering the device for plasma descaling and / or plasma cleaning is so high that the strand as flat Sheet can run through.
  • the result of the descaling or cleaning is significantly improved, so that the metal strip produced is of high quality.
  • the tensile force in the straightening process is selected such that a tensile stress occurs in the metal strand that corresponds to at least 10% of the yield strength of the material of the metal strand.
  • a particularly high quality of the manufactured metal strand can be achieved if the surface of the metal strand is checked after the device for plasma descaling and / or plasma cleaning; it is then provided that the speed at which the metal strand is guided through the device for plasma descaling and / or plasma cleaning is specified as a function of the test in a closed control loop in such a way that a desired descaling quality or cleaning quality is achieved.
  • the descaling and / or cleaning of the metal strand can be followed by a coating of the strand with liquid metal, in particular hot-dip galvanizing.
  • liquid metal in particular hot-dip galvanizing.
  • Coating process application One possibility is to to lead tallstrang through a boiler that is filled with the liquid coating metal, wherein a deflection of the metal strand takes place in the boiler.
  • CVGL process Continuous Vertical Galvanizing Line
  • the metal strand is passed from below through a tank filled with the liquid metal, the coating metal in the tank being passed through an electromagnetic Ver - is withheld in the end.
  • the metal rod is preferably heated, preferably by induction heating.
  • Cold rolling of the metal strand can advantageously be carried out immediately after the descaling and / or cleaning of the metal strand.
  • the device for descaling and / or cleaning the metal strand has an arrangement through which the metal strand is guided in the conveying direction and in which the metal strand is subjected to plasma descaling and / or plasma cleaning.
  • the device is characterized by means with which a high degree of flatness can be imparted to the metal strand in the conveying direction before the arrangement for plasma descaling and / or plasma cleaning.
  • These means consist of at least one stretch leveling or bending straightening machine.
  • at least one tensioning device for generating a tensile force in the metal strand is advantageously arranged in front of and behind the means;
  • the S-roll stand has proven itself as a tensioning device.
  • the device for plasma descaling and / or plasma cleaning can have a treatment chamber which is under vacuum and in which a number of modularly arranged electrodes are arranged in the conveying direction of the metal strand. Provision can be made for the individual electrodes to switch on and in independently of one another depending on the degree of scaling and / or the degree of contamination of the surface of the metal strand and on the speed at which the metal strand passes the plasma device be switched off. Namely, exactly as many electrodes can be switched on during descaling or cleaning that a desired result is achieved.
  • test means for checking the surface of the metal strand are arranged behind the device for plasma descaling and / or plasma cleaning; these are then connected to control means, these control means specifying the speed at which the metal strand is passed through the device as a function of the test such that a desired descaling quality or cleaning quality of the metal strand is achieved.
  • the descaling or cleaning system according to the invention is advantageously used in combination with further treatment devices for the metal strand.
  • Means for coating the metal strand with liquid metal in particular for hot-dip galvanizing, can be arranged in the conveying direction behind the device for plasma descaling and / or plasma cleaning. These means can have a tank for liquid metal and at least one deflection roller integrated in this.
  • the means for coating can be a vessel for liquid metal and electromagnetic means for retaining the liquid under the vessel Have metal in the boiler.
  • Means for heating the metal strand in particular induction heating means, can be arranged in the conveying direction behind the device for plasma descaling and / or plasma cleaning and in the conveying direction in front of the means for coating the metal strand.
  • means for rolling the metal strand can be arranged in the conveying direction behind the device for plasma descaling and / or plasma cleaning; these can be a multi-stand cold rolling tandem mill.
  • Continuous operation of the entire system is favored by the fact that a tape store is arranged in the conveying direction in front of the device for plasma descaling and / or plasma cleaning.
  • the productivity of the system is further improved in that means for oiling the metal strand are arranged in the conveying direction behind the device for plasma descaling and / or plasma cleaning.
  • FIG. 1 schematically shows a device for descaling and subsequent hot-dip galvanizing of a metal strand
  • Fig. 3 shows schematically a device for descaling the metal strand.
  • a device is schematically outlined in FIG. 1, with which a metal strand 1 can first be descaled and then hot-dip galvanized.
  • the metal strand 1 enters the system at a predetermined conveying speed v in the conveying direction R and is first guided between two S-roll stands 5 and 6, which exert a tensile force F on the metal strand 1.
  • a means 4 for straightening the metal strand 1 is arranged between the two S-roll stands 5, 6. This means 4 is a stretch bending straightening machine.
  • the metal strand 1 in the stretch-bending straightening machine 4 is bent or straightened by adjustable rollers under high tension by the tensile force F such that the metal strand 1 has a high degree of flatness after it has left the stretch-bending straightening machine 4 - he has.
  • the metal strand 1 is fed to the device 2 for plasma descaling or cleaning.
  • This device 2 has a treatment chamber 8 which is kept under a vacuum.
  • a lock 19 or 20 is provided at the entry or exit of the metal strand 1 into or out of the treatment chamber 8.
  • An S-roll stand 7 is also arranged in the conveying direction behind the device 2; in cooperation with the S-roll stand 6, it is thus possible to keep the metal strand 1 under tension when passing through the device 2 (tensile force F), so that in synergy with the stretch-bending straightening machine 4 it is ensured that the metal strand 1 is the device 2 with an extremely high degree of flatness. This is necessary to achieve a good descaling or cleaning result.
  • a number of electrodes 9 are arranged in the treatment chamber 8, which are required to generate the plasma with which the surface of the metal strand 1 is descaled or cleaned. Details on this can be found in the aforementioned literature.
  • a plurality of electrodes 9 are arranged one behind the other. These can all be activated for descaling or cleaning at the same time. h be supplied with electrical energy. However, it is also possible to selectively switch the individual module-like electrodes 9 in such a way that only the number of electrodes that is required to achieve a desired descaling or cleaning result is activated.
  • a test device 10 is arranged in the conveying direction R behind the device 2 for plasma descaling or cleaning, which is able to inspect the surface of the metal strand 1 and to pass the result of the test on to a control device 11.
  • the control means 11 acts on the drive (not shown) of the overall device in such a way that the conveying speed v of the metal strand 1 is influenced in such a way that the result of the descaling or cleaning of a desired specification corresponds.
  • control means 11 can reduce the conveying speed v; as a result, the surface of the metal strand 1 is exposed to a longer exposure time to the plasma, which improves the descaling or cleaning result. If, however, there is already an excessively high, unnecessary quality, the control means 11 can provide an increase in the conveying speed v, so that the quality of the descaling or cleaning is reduced, but the productivity of the overall system is increased.
  • an induction heating means 14 in the conveying direction R behind the device 2 for plasma descaling or cleaning, which can heat the metal strand 1.
  • this can be an inductively heated annealing furnace with a protective gas atmosphere, with which it is possible to heat the metal strand 1 to a temperature of approximately 500 ° C. in a very short time.
  • the metal strand 1 is then passed under protective gas and via a trunk, not shown, into a boiler 3 with liquid coating metal.
  • a deflection roller 13 is arranged in the boiler 3, which deflects the metal strand 1 vertically upward after the coating with liquid coating metal.
  • the induction heating means 14, the boiler 3 and the deflection roller 13 form the schematically represented means 12 for coating the metal strand 1.
  • FIG. 2 An alternative embodiment of the system can be seen in FIG. 2. The difference from FIG. 1 is that in FIG. 2, the device 2 for plasma descaling or cleaning is followed by means 15 for rolling the descaled or cleaned metal strand 1. These agents are a multi-stand cold rolling tandem mill on which the metal strand 1 is rolled to the desired final thickness.
  • the metal strand 1 is then fed to the stretch straightening machine or stretch-straightening machine 4, in which the strand 1 can be straightened by bending and applying a tensile force so that it has an optimal flatness before it enters the device 2 for plasma descaling or plasma cleaning arrives.
  • the metal strand 1 passes through the lock 19, whereupon it is located in the treatment chamber 8, in which a vacuum prevails.
  • the vacuum is generated by the vacuum pump 24.
  • Descaling or cleaning takes place in the treatment chamber 8 by means of the plasma located between the electrodes 9 and the metal strand 1.
  • the number of electrodes 9 depends on the belt speed v in order to ensure the required dwell time of the metal strand 1 in the plasma.
  • the metal strand 1 runs through the vacuum lock 20 to the S-roll stand 7, which - as already explained - generates the high strip tension required for the most horizontal strip run possible in cooperation with the S-roll stand 6.
  • support rollers 25 are arranged between the electrodes 9, which prevent sagging of the metal strand 1.
  • Cold-rolled, oiled steel strip for example, must pass through special alkaline and electrolytic cleaning tanks with subsequent rinsing and sometimes also brushing before a metallic coating in order to achieve the required bare metal surface.
  • Previously known systems also use chemical agents for this, which pose the environmental problems mentioned at the beginning.
  • the use of plasma technology for cleaning the metal strand also brings great advantages here.
  • control means 12 means for coating the metal strand

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entzundern und/oder Reinigen eines Metallstrangs (1), insbesondere eines warmgewalzten Bandes aus Normalstahl oder aus nicht rostendem Stahl. Verfahrensgemäss wird der Metallstrang (1) in eine Förderrichtung (R) durch eine Vorrichtung (2) geführt, in der er einer Plasma-Entzunderung und/oder einer Plasma-Reinigung unterzogen wird. Zur Verbesserung des Ergebnisses der Entzunderung bzw. der Reinigung des Metallstrangs ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass der Metallstrang (1) in Förderrichtung (R) vor der Vorrichtung (2) zur Plasma-Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung einem Prozess unterzogen wird, der dem Metallstrang (1) einen hohen Planheits-Grad verleiht.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Entzundern und/oder Reinigen eines Metallstrangs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entzundern und/oder Reinigen eines Metallstrangs, insbesondere eines warmgewalzten Bandes aus Normalstahl oder aus nicht rostendem Stahl, bei dem der Metallstrang in eine Förderrichtung durch eine Vorrichtung geführt wird, in der er einer Plasma-Entzunderung und/oder einer Plasma-Reinigung unterzogen wird. Des weiteren betrifft die Er- findung eine Vorrichtung zum Entzundern und/oder Reinigen eines derartigen Metallstrangs.
Ein Verfahren der gattungsgemäßen Art ist aus der JP 03207518 A bekannt.
Für die Weiterverarbeitung - z. B. durch Kaltwalzen, für eine metallische Beschichtung oder die direkte Verarbeitung zu einem Endprodukt - muss warmgewalztes Stahlband eine zunderfreie Oberfläche haben. Daher muss der beim Warmwalzen und während der nachfolgenden Abkühlung entstandene Zunder restlos entfernt werden. Dies erfolgt bei vorbekannten Verfahren durch einen Beizprozess, wobei der aus den verschiedenen Eisenoxiden (FeO, Fe3O4, Fe203) oder bei nichtrostenden Stählen auch aus chromreichen Eisenoxiden bestehende Zunder je nach Stahlqualität mittels verschiedener Säuren (z.B. Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Mischsäure) bei erhöhten Temperaturen durch chemische Reaktion mit der Säure gelöst wird. Vor dem Beizen ist bei Normalstahl noch eine zusätzliche mechanische Behandlung durch Streckbiegerichten erforderlich, um den Zunder aufzubrechen und somit ein schnelleres Eindringen der Säure in die Zunderschicht zu ermöglichen. Bei den wesentlich schwieriger zu beizenden nichtrostenden, austenitischen und ferritischen Stählen sind ein Glühen und eine mechanische Vorentzunderung des Bandes beim Beizprozess vorgeschaltet, um eine möglichst gut beizbare Bandoberfläche zu erzielen. Nach dem Beizen muss das Stahlband gespült, getrocknet und je nach Bedarf eingeölt werden, um eine Oxidation zu verhindern.
Das Beizen von Stahlband wird in kontinuierlichen Linien durchgeführt, deren Prozessteil in Abhängigkeit von der Bandgeschwindigkeit eine sehr große Län- ge haben kann. Derartige Anlagen erfordern daher sehr hohe Investitionen. Der Beizprozess erfordert außerdem sehr viel Energie und einen hohen Aufwand für die Entsorgung der Abwässer und die Regenerierung der Salzsäure, die bei Normalstahl meistens verwendet wird.
Es gibt daher im Stand der Technik verschiedenartige Ansätze, die Entzunderung von metallischen Strängen ohne Einsatz von Säuren zu bewerkstelligen. Bisher bekannte Entwicklungen basieren hier zumeist auf einer mechanischen Entfernung des Zunders (z. B. Ishiclean-Verfahren, APO-Verfahren). Allerdings sind derartige Verfahren hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit und Qualität der entzunderten Oberfläche für die industrielle Entzunderung von breitem Stahlband nicht geeignet. Daher wird bei der Entzunderung derartigen Bandes nach wie vor auf den Einsatz von Säuren gesetzt.
Die Nachteile hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und der Umweltbelastung müs- sen daher bislang in Kauf genommen werden.
Neuere Ansätze für das Entzundern von metallischen Strängen setzen auf die Plasma-Technologie. Dieses Verfahren ist in der bereits eingangs genannten JP 03207518 A sowie in der WO 00/56949 A1 , der WO 01/00337 A1 , der RU 2153025 C1 und der RU 2139151 C1 beschrieben. Bei der dort offenbarten Plasma-Entzunderungstechnologie läuft das zu entzundernde Gut zwischen speziellen Elektroden, die sich in einer Vakuumkammer befinden. Die Entzunderung erfolgt durch das zwischen Stahlband und Elektroden erzeugte Plasma, wobei eine metallische blanke Oberfläche ohne Rückstände erzeugt wird. Die Plasma-Technologie stellt damit eine wirtschaftliche, qualitativ einwandfreie und umweltfreundliche Möglichkeit der Entzunderung und Reinigung von Stahlober- flächen dar. Sie ist einsetzbar für Normalstahl und für nichtrostenden, austeniti- schen und ferritischen Stahl. Eine spezielle Vorbehandlung ist nicht erforderlich.
Der genannte Stand der Technik stellt dabei primär auf die Entzunderung von Draht und von Rohren ab. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass aufgrund der Geometrie des zu entzundernden Gutes eine relativ einfache Führung der Elektroden möglich ist, so dass die Entzunderung effizient erfolgen kann.
Bei der Entzunderung von Stahlband hat es sich jedoch gezeigt, dass das in den genannten Schriften offenbarte Verfahren zu keinem brauchbaren Ergebnis führt, d. h. dass das entsprechend behandelte Stahlband, zumindest wenn es eine gewisse Breite aufweist, nicht in der benötigten Qualität entzundert werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zuge- hörige Vorrichtung zum Entzundern und/oder zum Reinigen eines Metallstrangs zu schaffen, mit dem bzw. mit der es möglich ist, auch breite Metallstränge über ihre gesamte Breitenerstreckung in gleichbleibender Qualität effizient und wirkungsvoll mittels der Plasma-Technologie zu entzundern, wobei sowohl die ökonomischen als auch die ökologischen Vorteile dieses Verfahrens nutzbar sein sollen.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung verfahrensgemäß dadurch gelöst, dass der Metallstrang in Förderrichtung vor der Vorrichtung zur Plasma- Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung einem Prozess unterzogen wird, der dem Metallstrang einen hohen Planheits-Grad verleiht.
Hierbei ist insbesondere an einen Streck-Richtprozess oder an einen Streck- biege-Richtprozess gedacht. Mit diesen kann auf den Metallstrang nämlich eine Zugkraft ausgeübt werden, die eine solche Höhe hat, dass die Planheit des in die Vorrichtung zur Plasma-Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung einlaufenden Metallstrangs so hoch ist, dass der Strang die Vorrichtung als ebenes Blech durchlaufen kann. Das Resultat der Entzunderung bzw. Reinigung wird dadurch wesentlich verbessert, so dass das gefertigte Metallband eine hohe Qualität aufweist.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass die Zugkraft beim Richtprozess so gewählt wird, dass im Metallstrang eine Zugspannung auftritt, die mindestens 10 % der Streckgrenze des Materials des Metallstrangs entspricht.
Das Verfahren kann bei kontinuierlich durchlaufendem Metallstrang betrieben werden; es ist aber auch genauso möglich, den Strang diskontinuierlich, also mit nicht konstanter Geschwindigkeit, durch die Entzunderungs- bzw. Reinigungsanlage zu führen. Der zuletzt genannte Fall ist vor allem für kleine Anlagen interessant.
Eine besonders hohe Qualität des gefertigten Metallstrangs kann erreicht wer- den, wenn nach der Vorrichtung zur Plasma-Entzunderung und/oder Plasma- Reinigung eine Prüfung der Oberfläche des Metallstrangs durchgeführt wird; es ist dann vorgesehen, dass die Geschwindigkeit, mit der der Metallstrang durch die Vorrichtung zur Plasma-Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung geführt wird, in Abhängigkeit von der Prüfung im geschlossenen Regelkreis so vorge- geben wird, dass eine gewünschte Entzunderungsqualität bzw. Reinigungsqualität erzielt wird. Dies bedeutet, dass namentlich bei noch ungenügender Entzunderungsqualität bzw. Reinigungsqualität die Durchlaufgeschwindigkeit des Metallstrangs durch die Vorrichtung zur Plasma-Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung herabgesetzt wird, so dass das Plasma eine längere Einwir- kungszeit auf den Metallstang hat. Dadurch lässt sich die Qualität des Entzunderungs- bzw. Reinigungsvorgangs an die speziellen Bedürfnisse anpassen.
Besonders bevorzugt kann sich direkt an das Entzundern und/oder Reinigen des Metallstrangs eine Beschichtung des Strangs mit flüssigem Metall an- schließen, insbesondere eine Feuerverzinkung. Hierfür finden die bekannten
Beschichtungsverfahren Anwendung. Eine Möglichkeit besteht darin, den Me- tallstrang durch einen Kessel, der mit dem flüssigen Beschichtungsmetall gefüllt ist, zu führen, wobei eine Umlenkung des Metallstrangs im Kessel stattfindet. Alternativ kann aber auch das CVGL-Verfahren (Continuous Vertical Galvani- zing Line) zum Einsatz kommen, bei dem der Metallstrang durch einen Kessel, der mit dem flüssigen Metall gefüllt ist, von unten hindurchgeführt wird, wobei das Beschichtungsmetall im Kessel durch einen elektromagnetischen Ver- schluss zurückgehalten wird. Nach dem Entzundern und/oder Reinigen und vor dem Beschichten mit flüssigem Metall erfolgt bevorzugt eine Erwärmung des Metallstangs, vorzugsweise durch Induktionserwärmung.
Im unmittelbaren Anschluss an das Entzundern und/oder Reinigen des Metallstrangs kann vorteilhaft ein Kaltwalzen des Metallstrangs erfolgen.
Die Vorrichtung zum Entzundern und/oder Reinigen des Metallstrangs weist eine Anordnung auf, durch die der Metallstrang in Förderrichtung geführt wird und in der der Metallstrang einer Plasma-Entzunderung und/oder einer Plasma- Reinigung unterzogen wird. Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch Mittel, mit denen dem Metallstrang in Förderrichtung vor der Anordnung zur Plasma-Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung ein hoher Plan- heits-Grad verliehen werden kann. Diese Mittel bestehen aus mindestens einer Streckricht- oder Streckbiegericht-Maschine. Ferner ist mit Vorteil vor und hinter dem Mittel mindestens eine Spannvorrichtung zur Erzeugung einer Zugkraft im Metallstrang angeordnet; als Spannvorrichtung hat sich der S-Rollenstand bewährt.
Eine besonders gute Führung des Metallstrangs durch die Vorrichtung zur Plasma-Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung kann erreicht werden, wenn in Förderrichtung hinter der Vorrichtung zur Plasma-Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung eine Spannvorrichtung zur Erzeugung einer Zugkraft im Metallstrang angeordnet ist, wobei auch hier bevorzugt an einen S-Rollenstand gedacht ist. Dadurch wird der Metallstrang beim Passieren der Plasma- Vorrichtung sehr eben gehalten, was die Qualität der Entzunderung bzw. Reinigung erhöht.
Die Vorrichtung zur Plasma-Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung kann eine unter Vakuum stehende Behandlungskammer aufweisen, in der in Förder- richtung des Metallstrangs eine Anzahl modulartig aufgebauter Elektroden angeordnet sind. Dabei kann vorgesehen werden, dass die einzelnen Elektroden in Abhängigkeit vom Grad der Verzunderung und/oder dem Grad der Verschmutzung der Oberfläche des Metallstrangs sowie in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit der der Metallstrang die Plasma-Vorrichtung passiert, un- abhängig voneinander ein- und abgeschaltet werden. Es können namentlich genau so viele Elektroden bei der Entzunderung bzw. Reinigung eingeschaltet werden, dass ein gewünschtes Ergebnis erreicht wird.
Eine weitere Qualitätsverbesserung der Entzunderung bzw. Reinigung kann erreicht werden, wenn in Förderrichtung hinter der Vorrichtung zur Plasma- Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung Prüfmittel zur Prüfung der Oberfläche des Metallstrangs angeordnet werden; diese stehen dann mit Regelmitteln in Verbindung, wobei diese Regelmittel die Geschwindigkeit, mit der der Metallstrang durch die Vorrichtung geführt wird, in Abhängigkeit von der Prüfung so vorgeben, dass eine gewünschte Entzunderungsqualität bzw. Reinigungsqualität des Metallstrangs erzielt wird.
Mit Vorteil wird - wie bereits ausgeführt - die erfindungsgemäße Entzunderungs- bzw. Reinigungsanlage in Kombination mit weiteren Behandlungseinrichtungen für den Metallstrang eingesetzt. In Förderrichtung hinter der Vorrichtung zur Plasma-Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung können dabei Mittel zum Beschichtung des Metallstrangs mit flüssigem Metall, insbesondere zum Feuerverzinken, angeordnet werden. Diese Mittel können einen Kessel für flüssiges Metall und mindestens eine in diesen integrierte Umlenkrolle aufweisen. Alter- nativ können die Mittel zum Beschichtung einen Kessel für flüssiges Metall und unter dem Kessel elektromagnetische Mittel zum Zurückhalten des flüssigen Metalls im Kessel aufweisen. In Förderrichtung hinter der Vorrichtung zur Plasma-Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung und in Förderrichtung vor den Mitteln zum Beschichtung des Metallstrangs können Mittel zum Erwärmen des Metallstrangs, insbesondere Induktionsheizmittel, angeordnet sein.
Alternativ oder additiv zu den Beschichtungsmitteln können in Förderrichtung hinter der Vorrichtung zur Plasma-Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung Mittel zum Walzen des Metallstrangs angeordnet werden; bei diesen kann es sich um eine mehrgerüstige Kaltwalz-Tandemstrasse handeln.
Ein kontinuierlicher Betrieb der gesamten Anlage wird dadurch begünstigt, dass in Förderrichtung vor der Vorrichtung zur Plasma-Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung ein Bandspeicher angeordnet wird.
Vorteilhaft für eine hohe Produktivität der Anlage ist es weiterhin, wenn in För- derrichtung hinter der Vorrichtung zur Plasma-Entzunderung und/oder Plasma- Reinigung Mittel zum Besäumen des Metallstrangs (Besäumschere) angeordnet sind.
Die Produktivität der Anlage wird weiterhin auch dadurch verbessert, dass in Förderrichtung hinter der Vorrichtung zur Plasma-Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung Mittel zum Einölen des Metallstrangs angeordnet werden.
Insgesamt ergibt sich eine hochproduktive Anlage zur Verarbeitung eines Metallstrangs, bevorzugt für warmgewalztes Band aus Normalstahl oder aus nicht rostendem Stahl, die eine ökonomische und ökologische Entzunderung und/oder Reinigung des Metallstrangs sicherstellen kann und die sich vor allem in der Kombination mit nachgeschalteten Behandlungseinrichtungen bewährt hat.
Die beschriebene Technologie bietet vor allem im Vergleich mit dem Beizen große Vorteile hinsichtlich des Umweltschutzes, dem Energieverbrauch und der Qualität. Ferner sind die Investitionskosten für entsprechende Anlagen wesentlich geringer als bei bekannten Entzunderungs- und/oder Reinigungsanlagen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zur Entzunderung und nachfolgenden Feuerverzinkung eines Metallstrangs,
Fig. 2 schematisch eine Vorrichtung zur Entzunderung und zum nachfol- genden Walzen des Metallstrangs und
Fig. 3 schematisch eine Vorrichtung zur Entzunderung des Metallstrangs.
In Figur 1 ist schematisch eine Vorrichtung skizziert, mit der ein Metallstrang 1 zunächst entzundert und anschließend feuerverzinkt werden kann. Der Metallstrang 1 tritt mit vorgegebener Fördergeschwindigkeit v in Förderrichtung R in die Anlage ein und wird zunächst zwischen zwei S-Rollenständen 5 und 6 geführt, die auf den Metallstrang 1 eine Zugkraft F ausüben. Zwischen den beiden S-Rollenständen 5, 6 ist ein Mittel 4 zum Richten des Metallstrangs 1 angeord- net. Es handelt sich bei diesem Mittel 4 um eine Streckbiege-Richtmaschine. Schematisch ist angedeutet, dass der Metallstrang 1 in der Streckbiege- Richtmaschine 4 durch anstellbare Walzen unter hoher Spannung durch die Zugkraft F so gebogen bzw. gerichtet wird, dass der Metallstrang 1 einen hohen Planheits-Grad aufweist, nachdem er die Streckbiege-Richtmaschine 4 verlas- sen hat.
Im Anschluss an die Streckbiege-Richtmaschine 4 wird der Metallstrang 1 der Vorrichtung 2 zur Plasma-Entzunderung bzw. -Reinigung zugeführt. Diese Vorrichtung 2 weist eine Behandlungskammer 8 auf, die unter einem Vakuum ge- halten wird. Am Ein- bzw. Austritt des Metallstrangs 1 in die bzw. aus der Behandlungskammer 8 ist je eine Schleuse 19 bzw. 20 vorgesehen. In Förderrichtung hinter der Vorrichtung 2 ist ebenfalls ein S-Rollenstand 7 angeordnet; im Zusammenwirken mit dem S-Rollenstand 6 ist es somit möglich, den Metallstrang 1 beim Passieren der Vorrichtung 2 unter Zug zu halten (Zugkraft F), so dass in Synergie mit der Streckbiege-Richtmaschine 4 sichergestellt ist, dass der Metallstrang 1 die Vorrichtung 2 mit einem extrem hohen Grad an Planheit durchläuft. Diese ist zur Erzielung eines guten Ergebnisses der Entzunderung bzw. Reinigung erforderlich.
Wie in Figur 1 gesehen werden kann, sind in der Behandlungskammer 8 eine Anzahl Elektroden 9 angeordnet, die erforderlich sind, um das Plasma zu erzeugen, mit dem die Oberfläche des Metallstrangs 1 entzundert bzw. gereinigt wird. Details hierzu sind im vorgenannten Schrifttum zu finden.
In Förderrichtung R sind - wie es Figur 1 entnommen werden kann - mehrere Elektroden 9 hintereinander angeordnet. Diese können alle gleichzeitig zum Entzundern bzw. Reinigen aktiviert, d. h mit elektrischer Energie versorgt werden. Es ist jedoch auch möglich, die einzelnen modulartig ausgebildeten Elektroden 9 wahlweise so zu schalten, dass nur eine solche Anzahl Elektroden aktiviert wird, wie es zur Erzielung eines gewünschten Entzunderungs- bzw. Rei- nigungsergebnisses erforderlich ist.
In Förderrichtung R hinter der Vorrichtung 2 zur Plasma-Entzunderung bzw. - Reinigung ist ein Prüfmittel 10 angeordnet, das in der Lage ist, die Oberfläche des Metallstrangs 1 zu inspizieren und das Ergebnis der Prüfung an ein Regel- mittel 11 weiterzugeben. Abhängig von der gewünschten Qualität der Entzunderung bzw. Reinigung kann vorgesehen werden, dass das Regelmittel 11 auf den nicht dargestellten Antrieb der Gesamtvorrichtung derart einwirkt, dass die Fördergeschwindigkeit v des Metallstrangs 1 so beeinflusst wird, dass das Ergebnis der Entzunderung bzw. Reinigung einer gewünschten Vorgabe ent- spricht. Reicht die Qualität der Entzunderung bzw. Reinigung nicht aus, können die Regelmittel 11 die Fördergeschwindigkeit v herabsetzen; dadurch ist die Oberfläche des Metallstrangs 1 einer längeren Einwirkzeit des Plasmas ausgesetzt, wodurch sich das Entzunderungs- bzw. Reinigungsergebnis verbessert. Liegt indes bereits eine übermäßig große, nicht benötigte Qualität vor, können die Regelmittel 11 eine Erhöhung der Fördergeschwindigkeit v vorsehen, so dass die Qualität der Entzunderung bzw. Reinigung zwar herabgesetzt, die Produktivität der Gesamtanlage jedoch erhöht wird.
Wie Figur 1 weiter entnommen werden kann, befindet sich in Förderrichtung R hinter der Vorrichtung 2 zur Plasma-Entzunderung bzw. -Reinigung ein Induktionsheizmittel 14, das den Metallstrang 1 erwärmen kann. Es kann sich hierbei insbesondere um einen induktiv beheizten Glühofen mit einer Schutzgas- Atmosphäre handeln, mit es möglich ist, in sehr kurzer Zeit den Metallstrang 1 auf eine Temperatur von etwa 500 °C zu erhitzen. Anschließend wird der Me- tallstrang 1 unter Schutzgas und über einen nicht dargestellten Rüssel in einen Kessel 3 mit flüssigem Beschichtungsmetall geführt. Im Kessel 3 ist eine Umlenkrolle 13 angeordnet, die den Metallstrang 1 nach der Beschichtung mit flüssigem Beschichtungsmetall vertikal nach oben umlenkt. Die Induktionsheizmittel 14, der Kessel 3 und die Umlenkrolle 13 bilden die schematisch dargestellten Mittel 12 zum Beschichten des Metallstrangs 1.
Eine alternative Ausgestaltung der Anlage ist in Figur 2 zu sehen. Der Unterschied zu Figur 1 besteht darin, dass in Figur 2 der Vorrichtung 2 zur Plasma- Entzunderung bzw. -Reinigung Mittel 15 zum Walzen des entzunderten bzw. gereinigten Metallstrangs 1 nachgeschaltet sind. Bei diesen Mitteln handelt es sich um eine mehrgerüstige Kaltwalz-Tandemstraße, auf der der Metallstrang 1 auf die gewünschte Enddicke gewalzt wird.
In Figur 3 ist eine Vorrichtung skizziert, die lediglich der Entzunderung des Me- tallstrangs 1 dient, die jedoch nach Art der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Lösungen auch mit nachfolgenden Einrichtungen kombiniert werden kann. Der Metallstrang 1 wird in aufgewickelter Form von einem Abhaspei 21 einer Schweißmaschine 22 zugeführt, wo der Metallstrang 1 mit dem vorhergehenden Metallstrang zusammengeschweißt wird. Vor dem Schweißen werden die Bandenden mit einer Schere 23 geschnitten, um eine einwandfreie Schweißung zu ermöglichen.
Der Metallstrang 1 wird dann der Streck-Richtmaschine bzw. Streckbiege- Richtmaschine 4 zugeführt, in der der Strang 1 durch Biegung und Aufbringung einer Zugkraft so gerichtet werden kann, dass er eine optimale Planheit hat, bevor er in die Vorrichtung 2 zur Plasma-Entzunderung bzw. Plasma-Reinigung einläuft. Zunächst durchtritt der Metallstrang 1 die Schleuse 19, woraufhin er sich in der Behandlungskammer 8 befindet, in der ein Vakuum herrscht. Das Vakuum wird durch die Vakuumpumpe 24 erzeugt. In der Behandlungskammer 8 erfolgt die Entzunderung bzw. Reinigung durch das sich zwischen den Elek- troden 9 und dem Metallstrang 1 befindliche Plasma. Die Zahl der Elektroden 9 hängt dabei von der Bandgeschwindigkeit v ab, um die erforderliche Verweilzeit des Metallstrangs 1 im Plasma zu gewährleisten.
Nach der vollständigen Entzunderung bzw. hinreichenden Reinigung läuft der Metallstrang 1 durch die Vakuumschleuse 20 zum S-Rollenstand 7, der - wie bereits erläutert - den erforderlichen hohen Bandzug für einen möglichst horizontalen Banddurchlauf im Zusammenwirken mit dem S-Rollenstand 6 erzeugt. Bei längeren Behandlungskammern 8 und für hohe Bandgeschwindigkeiten v sind Tragrollen 25 zwischen den Elektroden 9 angeordnet, die einen Durchhang des Metallstrangs 1 verhindern.
lit der Besäumschere 17 wird die genaue Breite des Metallstrangs 1 erzielt. Falls erforderlich, wird der Metallstrang 1 anschließend mit der Einölmaschine 18 elektrostatisch eingeölt, um die Oberfläche des Metallstrangs 1 vor Korrosi- on zu schützen. Mit einer Schere 26 wird der Metallstrang 1 vor dem Abschieben des fertigen Bundes zerteilt. Es kann auch mit je zwei Haspeln 21 und 27 im Einlauf und im Auslauf gearbeitet werden, um möglichst kurze Bundwechselzeiten zu erreichen.
Mit einem Bandspeicher 16 und einem Bandspeicher 28 ist ein kontinuierlicher Bandlauf im Prozessteil der Anlage möglich. Für Anlagen mit geringer Leistung ist ein diskontinuierlicher Betrieb ohne Bandspeicher möglich, wobei die Anlage während der Bundwechsel angehalten wird. Im Gegensatz zum Beizen ist dies bei der Plasma-Entzunderung ohne Ausbringverluste möglich.
In obiger Beschreibung wurde stets sowohl von der Entzunderung als auch von der Reinigung des Metallstrangs gesprochen. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass die Plasma-Technologie nicht nur für die Entzunderung, sondern auch sehr gut für die Reinigung metallischer Oberflächen von organischen oder anorganischen Substanzen (z. B. Öl) geeignet ist.
Kaltgewalztes geöltes Stahlband muss beispielsweise vor einer metallischen Beschichtung spezielle alkalische und elektrolytische Reinigungstanks mit nachfolgendem Spülen und teilweise auch Bürsten durchlaufen, um die erforderliche metallisch blanke Oberfläche zu erzielen. Vorbekannte Anlagen setzen auch hierfür chemische Mittel ein, bei denen sich die eingangs genannten Um- weltprobleme stellen. Der Einsatz der Plasma-Technologie für die Reinigung des Metallstrangs bringt auch hier große Vorteile.
Bei der Koppelung der in Figur 3 skizzierten Anlage mit Nachfolgebehandlungseinrichtungen gemäß der Figuren 1 und 2 ergeben sich - wie bereits erwähnt - hohe wirtschaftliche Vorteile. Die Zwischenlagerung des entzunderten bzw. gereinigten Bandes entfällt, so dass sowohl Produktions- als auch Qualitätsverbesserungen erzielt werden können. Dem Bandspeicher 28 (siehe Figur 3) hinter der Vorrichtung 2 zur Plasma-Entzunderung bzw. -Reinigung kommt dabei eine besondere Bedeutung zu. Das entzunderte und vorzugsweise be- reits besäumte Band kann dann ohne Zwischenlagerung unter gleichmäßigem Bandzug kontinuierlich in die Nachfolgeeinrichtung (Feuerverzinkungsanlage, Kaltwalz-Tandemstraße) einlaufen. Das fertige Band kann dabei hinter der Nachfolgeeinrichtung, insbesondere hinter der Kaltwalz-Tandemstraße, wechselweise mit zwei Haspeln aufgewickelt und mit einer Schere unterteilt werden.
Bezuαszeichenliste:
1 Metallstrang
2 Vorrichtung zur Plasma-EntzunderungA-Reinigung 3 Kessel mit flüssigem Beschichtungsmetall
4 Mittel zum Richten des Metallstrangs
(Streckrichtmaschine, Streckbiegerichtmaschine)
5 Spannvorrichtung (S-Rollenstand)
6 Spannvorrichtung (S-Rollenstand) 7 Spannvorrichtung (S-Rollenstand)
8 Behandlungskammer
9 Elektroden
10 Prüfmittel
11 Regelmittel 12 Mittel zum Beschichtung des Metallstrangs
13 Umlenkrolle
14 Mittel zum Erwärmen des Metallstrangs
(Induktionsheizmittel)
15 Mittel zum Walzen des Metallstrangs 16 Bandspeicher
17 Mittel zum Besäumen des Metallstrangs
(Besäumschere)
18 Mittel zum Einölen des Metallstrangs
(Einölmaschine) 19 Schleuse
20 Schleuse
21 Abhaspei
22 Schweißmaschine
23 Schere 24 Vakuumpumpe
25 Tragrolle 26 Schere
27 Aufhaspel
28 Bandspeicher
R Förderrichtung
V Fördergeschwindigkeit
F Zugkraft

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Entzundern und/oder Reinigen eines Metallstrangs (1), insbesondere eines warmgewalzten Bandes aus Normalstahl oder aus nicht rostendem Stahl, bei dem der Metallstrang (1) in Förderrichtung (R) durch eine Vorrichtung (2) geführt wird, in der er einer Plasma- Entzunderung und/oder einer Plasma-Reinigung unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallstrang (1 ) in Förderrichtung (R) vor der Vorrichtung (2) zur
Plasma-Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung einem Prozess unterzogen wird, der dem Metallstrang (1) einen hohen Planheits-Grad verleiht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallstrang (1) einem Streck-Richtprozess unterworfen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallstrang (1) einem Streckbiege-Richtprozess unterworfen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zugkraft (F) so ausgeübt wird, dass im Metallstrang (1) eine
Zugspannung auftritt, die mindestens 10 % der Streckgrenze des Materials des Metallstrangs (1 ) entspricht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallstrang (1) kontinuierlich durch die Vorrichtung (2) zur
Plasma-Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung geführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallstrang (1) diskontinuierlich durch die Vorrichtung (2) zur
Plasma-Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung geführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Vorrichtung (2) zur Plasma-Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung eine Prüfung der Oberfläche des Metallstrangs (1) durchgeführt wird, wobei die Geschwindigkeit (v), mit der der Metallstrang (1) durch die Vorrichtung (2) zur Plasma-Entzunderung und/oder Plasma- Reinigung geführt wird, in Abhängigkeit von der Prüfung im geschlosse- nen Regelkreis so vorgegeben wird, dass eine gewünschte Entzunderungsqualität bzw. Reinigungsqualität erzielt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallstrang (1) im Anschluss an das Entzundern und/oder Reinigen des mit flüssigem Metall beschichtet wird, insbesondere in einer Feuerverzinkung.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallstrang (1) nach dem Entzundern und/oder Reinigen und vor dem Beschichten mit flüssigem Metali einer Erwärmung, insbesondere einer Induktionserwärmung, unterzogen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallstrang (1) im Anschluss an das Entzundern und/oder Reinigen kaltgewalzt wird.
11. Vorrichtung zum Entzundern und/oder Reinigen eines Metallstrangs (1), insbesondere eines warmgewalzten Bandes aus Normalstahl oder aus nicht rostendem Stahl, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die eine Vorrichtung (2) aufweist, durch die der Metallstrang (1) in eine Förderrichtung (R) geführt wird und in der der Metallstrang (1) einer Plasma-Entzunderung und/oder einer Plasma-Reinigung unterzogen wird, gekennzeichnet durch
Mittel (4), die in Förderrichtung (R) vor der Vorrichtung (2) zur Plasma- Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung angeordnet sind und dem Metallstrang (1) einen hohen Planheits-Grad verleihen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder hinter dem Mittel (4) mindestens eine Spannvorrichtung (5, 6) zur Erzeugung einer Zugkraft (F) im Metallstrang (1 ) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) zur Plasma-Entzunderung und/oder Plasma- Reinigung eine unter Vakuum stehende Behandlungskammer (8) aufweist, in der in Förderrichtung (R) des Metallstrangs (1) eine Anzahl modulartig aufgebauter Elektroden (9) angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Elektroden (9) in Abhängigkeit vom Grad der Verzunde- rung und/oder dem Grad der Verschmutzung der Oberfläche des Metallstrangs (1) sowie in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit (v), mit der der Metallstrang (1) die Vorrichtung (2) zur Plasma-Entzunderung und/oder
Plasma-Reinigung passiert, unabhängig voneinander ein- und abschaltbar sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung (R) hinter der Vorrichtung (2) zur Plasma- Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung Prüfmittel (10) zur Prüfung der Oberfläche des Metallstrangs (1) angeordnet sind, die mit Regelmitteln (11) in Verbindung stehen, wobei die Regelmittel (11) die Geschwindigkeit (v), mit der der Metallstrang (1) durch die Vorrichtung (2) zur Plasma-
Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung geführt wird, in Abhängigkeit von der Prüfung zur Erzielung der gewünschten Entzunderungsqualität bzw. Reinigungsqualität des Metallstrangs (1) vorgeben.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung (R) hinter der Vorrichtung (2) zur Plasma- Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung Mittel (12) zum Beschichten des Metallstrangs (1) mit flüssigem Metall, insbesondere zum Feuerverzinken, angeordnet sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung (R) hinter der Vorrichtung (2) zur Plasma- Entzunderung und/oder Plasma-Reinigung Mittel (15) zum Kaltwalzen des
Metallstrangs (1) angeordnet sind.
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