EP2389260A2 - Verfahren und vorrichtung zum glühen und entzundern von band aus nichtrostendem stahl - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum glühen und entzundern von band aus nichtrostendem stahl

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EP2389260A2 EP09837223A EP09837223A EP2389260A2 EP 2389260 A2 EP2389260 A2 EP 2389260A2 EP 09837223 A EP09837223 A EP 09837223A EP 09837223 A EP09837223 A EP 09837223A EP 2389260 A2 EP2389260 A2 EP 2389260A2
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strip
steel strip
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    • B21B3/02Rolling special iron alloys, e.g. stainless steel

Definitions

  • the invention relates to a method for annealing and descaling hot-rolled or cold-rolled strip of stainless steel.
  • the steel strip For further processing of both hot rolled and cold rolled stainless steel strip, e.g. B. by cold rolling in the hot strip and for the production of the final products in the cold strip, the steel strip must be annealed and have a scale-free surface. Therefore, the scale formed during hot rolling or annealing must be completely removed.
  • the annealing and descaling of stainless steel strip except ferritic hot strip is done in the known methods in-line in combined annealing and pickling lines.
  • the annealing of hot-rolled strip or cold-rolled austenitic stainless steel as well as of cold-rolled ferritic stainless steel takes place in a horizontal continuous furnace followed by a cooling zone for cooling the strip to temperatures below 100 0 C.
  • Hot-rolled strip made of ferritic stainless steel is subject to metallurgical reasons outside the annealing and pickling line as a bundle of long-term bonnet annealing with subsequent air cooling by the federal government.
  • the descaling of this material is usually carried out in the above-mentioned combined annealing and pickling lines, whereby only the descaling is required because of the already performed annealing, or in special pickling lines without annealing furnace.
  • the strip is first mechanically descaled by blasting with steel grain and brushing, whereby a large part of the scale is removed. Thereafter, it is pickled electrolytically and then chemically by means of various acids at elevated temperatures, the remaining scale being completely removed becomes.
  • a mechanical descaling is not necessary because of the much thinner scale layer, and thus the roughness is increased too much.
  • the z. Z. used methods are very complicated because the scale layer is relatively thick in the hot strip and the chromium-rich iron oxides are difficult to dissolve and therefore difficult to remove. In addition, a great deal of effort is required for the disposal of used acids, wastewater and toxic gases produced during pickling.
  • the product to be descaled is running
  • Descaling is carried out by the plasma located between the electrodes and the steel strip, with a metallically clean after completion of the descaling process
  • Ribbon surface is present.
  • the steel strip After the plasma descaling, the steel strip is cooled in a vacuum by means of cooling rollers in order to prevent the band heating resulting from the plasma descaling from exiting the strip
  • the object of the invention is to improve this plasma descaling for use with stainless steel strip.
  • the plasma technology represents, in particular for stainless steel strip, an environmentally friendly, qualitatively perfect and economic descaling technology.
  • the cooled hot-rolled strip can be used in a combined annealing and descaling line or cold rolled stainless steel strip alone with the plasma technology completely descaled.
  • a variant of austenitic and ferritic stainless steel strip is the combination of pre-descaling by blasting with steel grain followed by plasma descaling, which greatly reduces the process time required for plasma descaling.
  • a device for annealing and descaling of stainless steel strip is shown schematically.
  • the steel strip 1 is unwound from a discharge reel 11. With the welding machine 12, the band ends of the following bundles are welded together. Thereafter, the tape passes through a tape storage 13, from there via a S-roll stand 14 for generating the strip tension, of this by the horizontal annealing furnace 2, in which it is briefly annealed at temperatures up to 1200 'C. After annealing, the steel strip 1 passes through the cooling zone 3, where it is cooled with air or air and water spray to temperatures below 100 0 C. Thereafter, the steel strip 1 runs in the transport direction R about the guide roller 15 and over the S-roller stand 16 by the stretch bending device 4 for producing a flat strip. From there it passes through the steel grain blasting device 5. This can be used to pre-descaling hot rolled stainless steel strip 1. The Stahlkom-blasting device 5 is not required with correspondingly more powerful design of the following plasma descaling system 6.
  • the steel hand 1 then passes through a further S-roll stand 17, which is required to produce the strip tension, through a multi-stage vacuum lock 7 into the process chamber 8 of the plasma descaling unit 6, in which the plasma descaling takes place.
  • electrodes 9 for generating the plasma are arranged over the entire bandwidth at a predetermined distance from the band.
  • the plasma descaling system 6 shown schematically here has 2 Process chambers 8. Depending on the performance of the system, the number and length of the process chambers 8 may be different. Between the process chambers, a cooling zone is arranged with adjustable cooling rollers 10 for belt cooling, which are also in a vacuum.
  • the steel strip is preferably cooled with the cooling rollers 10 to a temperature below 100 0 C and then passes through the second process chamber 8, in which also above and below the steel strip 1 electrodes for generating the plasma are arranged. In this process chamber, the complete removal of the remaining scale on both sides of the steel strip takes place. Thereafter, the descaled steel strip passes through the second cooling zone with 3 cooling rollers 10, in which it is cooled to a temperature below 100 0 C. From there it runs through the multi-stage vacuum lock 7 and then enters the air atmosphere.
  • the steel belt 1 runs to the take-up reel 20, where it is wound up into the finished collar 21.
  • the described method and apparatus for annealing and descaling stainless steel strip provides an economically and environmentally very advantageous technology for producing high quality stainless steel strip which meets the requirements of the market.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Glühen und Entzundern von warmgewalztem Band aus austenitischem nichtrostenden Stahl. Erfindungsgemäß wird dabei das Stahlband nach einem Glühen und anschließendem Abkühlen in einer gekoppelten Plasmaentzunderungsanlage entzundert, wobei die Plasmaentzunderung unter Vakuum in mehreren Stufen erfolgt und das Stahlband zwischen diesen Stufen und nach der letzten Stufe einer geregelten Kühlung mittels Kühlrollen unterzogen wird, so dass das Stahlband beim Austritt aus der Plasmaentzunderungsanlage eine Temperatur von unter 100°C hat.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Glühen und Entzundern von Band aus nichtrostendem Stahl
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Glühen und Entzundern von warmgewalzten oder kaltgewalzten Band aus nichtrostendem Stahl.
Für die Weiterverarbeitung sowohl von warmgewalzten als auch von kaltgewalzten Band aus nichtrostendem Stahl, z. B. durch Kaltwalzen beim Warmband und für die Herstellung der Endprodukte beim Kaltband, muss das Stahlband geglüht werden und eine zunderfreie Oberfläche haben. Daher muss der beim Warmwalzen bzw. beim Glühen entstandene Zunder vollständig entfernt werden. Das Glühen und Entzundern von nichtrostendem Stahlband außer ferritischen Warmband erfolgt bei den bekannten Verfahren in-line in kombinierten Glüh- und Beizlinien. Das Glühen von Warmband oder Kaltband aus austenitischen nichtrostenden Stahl sowie von Kaltband aus ferritischen nichtrostenden Stahl erfolgt in einem horizontalen Durchlaufofen mit anschließender Kühlzone zur Abkühlung des Bandes auf Temperaturen unter 100 0C
Warmband aus ferritischen nichtrostenden Stahl wird dagegen aus metallurgischen Gründen außerhalb der Glüh- und Beizlinie als Bund einer Langzeit-Haubenglühung mit nachfolgender Luftabkühlung des Bundes unterzogen. Die Entzunderung dieses Materials erfolgt üblicherweise in den oben genannten kombinierten Glüh- und Beizlinien, wobei wegen der bereits erfolgten Haubenglühung nur die Entzunderung erforderlich ist, oder in speziellen Beizlinien ohne Glühofen.
Besonders die Entzunderung von warmgewalztem nichtrostenden austenitischen und ferritischen Stahlband ist sehr aufwändig, wozu bei den bekannten Verfahren mehrere Stufen erforderlich sind. Dabei wird das Band zunächst durch Strahlen mit Stahlkorn und durch Bürsten mechanisch vorentzundert, womit ein großer Teil des Zunders entfernt wird. Danach wird es elektrolytisch und anschließend chemisch mittels verschiedener Säuren bei erhöhten Temperaturen gebeizt, wobei der noch vorhandene Zunder vollständig entfernt wird. Bei kaltgewalzten Band aus austenitischen und ferritischen nichtrostenden Stahl ist eine mechanische Vorentzunderung wegen der wesentlich dünneren Zunderschicht nicht erforderlich, außerdem wird damit die Rauheit zu stark erhöht.
Die z. Z. benutzten Verfahren sind sehr aufwändig, weil die Zunderschicht beim Warmband relativ dick ist und die chromreichen Eisenoxide schwer löslich und deshalb schwer zu entfernen sind. Außerdem ist ein großer Aufwand für die Entsorgung der gebrauchten Säuren, der Abwässer und der beim Beizen entstehenden giftigen Abgase erforderlich.
Die Entzunderung von nichtrostendem Stahlband ist nach wie vor mit Umweltbelastungen verbunden, deren Minimierung mit hohen Kosten verbunden ist.
Ein neues umweltfreundliches Verfahren zur Entzunderung von Band aus nichtrostendem
Stahl ist die Plasma-Technologie, Es wird exemplarisch auf die EP 1 814 678 B1 , auf die
WO 00/056949 A1 und auf die RU 2 145 912 C1 hingewiesen.
Bei der dort offenbarten Plasma-Entzunderungstechnologie läuft das zu entzundernde
Stahlband zwischen speziellen Elektroden, die sich in einer Vakuumkammer befinden. Die
Entzunderung erfolgt durch das zwischen Elektroden und Stahlband befindliche Plasma, wobei nach Beendigung des Entzunderungsprozesses eine metallisch saubere
Bandoberfläche vorhanden ist.
Nach der Plasmaentzunderung wird das Stahlband im Vakuum mittels Kühlrollen gekühlt, um die bei der Plasmaentzunderung entstehende Banderwärmung vor dem Austritt aus der
Vakuumkammer auf eine Temperatur von maximal 100 0C zu reduzieren.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Plamaentzunderung für den Einsatz bei Band aus nichtrostendem Stahl zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Patentansprüche 1, 2 und 4 sowie mit einer Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach Anspruch 8.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Plasma-Technologie stellt insbesondere für Band aus nichtrostendem Stahl eine umweltfreundliche, qualitativ einwandfreie und wirtschaftliche Technologie der Entzunderung dar. In einer kombinierten Glüh- und Entzunderungslinie kann das gekühlte warmgewalzte oder kaltgewalzte Band aus nicht rostendem Stahl allein mit der Plasma-Technologie vollständig entzundert werden. Eine Variante für warmgewalztes Band aus austenitischen und ferritischen nichtrostendem Stahl ist die Kombination der Vorentzunderung durch Strahlen mit Stahlkorn mit nachfolgender Plasmaentzunderung, womit die für die Plasmaentzunderung erforderliche Prozesszeit stark reduziert werden kann.
Für kaltgewalztes Band aus nichtrostendem Stahl kommt eine mechanische Vorentzunderung nicht in Frage, weil die Zunderschicht wesentlich dünner ist als bei warmgewalzten Band.
Die Erfindung soll nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung erläutert werden.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum Glühen und Entzundern von nichtrostendem Stahlband schematisch dargestellt.
Das Stahlband 1 wird dabei von einem Ablaufhaspel 11 abgewickelt. Mit der Schweißmaschine 12 werden die Bandenden der jeweils folgenden Bunde aneinander geschweißt. Danach läuft das Band durch einen Bandspeicher 13, von dort über einen S- Rollenstand 14 zur Erzeugung des Bandzuges, von diesem durch den horizontalen Glühofen 2, in welchem es kurzeitig bei Temperaturen bis zu maximal 1200 'C geglüht wird. Nach dem Glühen läuft das Stahlband 1 durch die Kühlzone 3, in der es mit Luft oder Luft und Wassersprühnebel auf Temperaturen unter 100 0C abgekühlt wird. Danach läuft das Stahlband 1 in der Transportrichtung R um die Umlenkrolle 15 und über den S-Rollenstand 16 durch die Streckbiegerichtvorrichtung 4 zur Erzeugung eines planen Bandes. Von dort läuft es durch die Stahlkorn-Strahlvorrichtung 5. Mit dieser kann warmgewalztes nichtrostendes Stahlband 1 vorentzundert werden. Die Stahlkom-Strahlvorrichtung 5 ist bei entsprechend leistungsstärkerer Auslegung der nachfolgendem Plasmaentzunderungsanlage 6 nicht erforderlich.
Das Stahlhand 1 läuft dann über einen weiteren S-Rollenstand 17, der zur Erzeugung des Bandzuges erforderlich ist, durch eine mehrstufige Vakuumschleuse 7 in die Prozesskammer 8 der Plasmaentzunderungsanlage 6 ein, in der die Plasmaentzunderung stattfindet. Oberhalb und unterhalb des Bandes 1 sind über die gesamte Bandbreite in einem vorgegebenen Abstand zum Band Elektroden 9 zur Erzeugung des Plasmas angeordnet. Die hier schematisch gezeigte Plasmaentzunderungsanlage 6 hat 2 Prozesskammern 8. Je nach Leistung der Anlage kann die Anzahl und Länge der Prozesskammern 8 unterschiedlich sein. Zwischen den Prozesskammern ist eine Kühlzone mit anstellbaren Kühlrollen 10 zur Bandkühlung angeordnet, die sich ebenfalls im Vakuum befinden. Das Stahlband wird mit den Kühlrollen 10 vorzugsweise auf eine Temperatur unter 100 0C gekühlt und läuft danach durch die zweite Prozesskammer 8, in der ebenfalls oberhalb und unterhalb des Stahlbandes 1 Elektroden zur Erzeugung des Plasmas angeordnet sind. In dieser Prozesskammer erfolgt die vollständige Entfernung des noch vorhandenen Zunders auf beiden Seiten des Stahlbandes. Danach läuft das entzunderte Stahlband durch die zweite Kühlzone mit 3 Kühlrollen 10, in der es auf eine Temperatur unter 100 0C abgekühlt wird. Von dort läuft es durch die mehrstufige Vakuumschleuse 7 und tritt danach in die Luftatmosphäre ein.
Über einen S-Rollenstand 18 und über einen Bandspeicher 19 läuft das Stahlband 1 zum Aufwickelhaspel 20, wo es zu dem fertigen Bund 21 aufgewickelt wird. Insgesamt ergibt sich mit dem beschriebenen Verfahren und der Anlage zum Glühen und Entzundern von Band aus nichtrostendem Stahl eine wirtschaftliche und ökologisch sehr vorteilhafte Technologie zur Herstellung von qualitativ hochwertigen nichtrostendem Stahlband, das die Anforderungen des Marktes erfüllt.
Bezugszeichenliste
R Transportrichtung
1 Stahlband
2 Durchlaufofen
3 Kühlzone
Streckrichtvorrichtung
5 Stahlkorn-Strahlvorrichtung
Plasmaentzunderungsanlage
Vakuumschleuse
Prozesskammer
Plasmaelektroden 0 Kühlrollen
11 Abhaspei 2 Schweißmaschine 3 Einlaufbandspeicher 4 Bandzugstation 5 Umlenkrolle 6 Bandzugstation 7 Bandzugstation 8 Bandzugstation 9 Auslaufbandspeicher 0 Aufwickelhaspel 1 fertiges Stahlbund

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Glühen und Entzundern von warmgewalzten Band aus austenitischen nichtrostendem Stahl, dadurch gekennzeichnet,
- dass das Stahlband (1) in einer kontinuierlichen Linie zunächst bei einer Temperatur von maximal 1200 0C in einem Durchlaufofen (2) kurzzeitig geglüht wird,
- danach in einer anschließenden Kühlstrecke (3) auf eine Temperatur unter 100 0C abgekühlt wird,
- danach in einer Streckbiegerichtvorrichtung (4) gerichtet wird und
- anschließend in einer gekoppelten Plasmaentzunderungsanlage (6) entzundert wird, wobei die Plasmaentzunderung unter Vakuum in mehreren Stufen erfolgt und das Stahlband zwischen diesen Stufen und nach der letzten Stufe einer geregelten Kühlung mittels Kühlrollen (10) unterzogen wird, so dass das Stahlband beim Austritt aus der Plasmaentzunderungsanlage eine Temperatur von unter 100 0C hat.
2. Verfahren zum Glühen und Entzundern von warmgewalzten Band aus ferritischem nichtrostenden Stahl, dadurch gekennzeichnet,
- dass das Stahlband zunächst als Bund in einer Haubenglühvorrichtung einer Langzeitglühung mit nachfolgender Abkühlung des Bundes auf eine Temperatur unter 100 0C unterzogen wird, und
- dass das Band anschließend in einer gekoppelten Plasmaentzunderungsanlage (6) entzundert wird, wobei die Plasmaentzunderung unter Vakuum in mehreren Stufen erfolgt und das Stahlband zwischen diesen Stufen und nach der letzten Stufe einer geregelten Kühlung mittels Kühlrollen (10) unterzogen wird, so dass das Stahlband beim Austritt aus der Plasmaentzunderungsanlage eine Temperatur von unter 100 °C hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Plasmaentzunderung eine mechanische Vorentzunderung durch Strahlen mit Stahlkorn in einer Strahlvorrichtung (5) erfolgt.
4. Verfahren zum Glühen und Entzundern von kaltgewalzten Band aus nichtrostenden austenitischen und femitischen Stahl, dadurch gekennzeichnet, dass das kaltgewalzte Stahlband nach dem Glühen und Abkühlen unter Berücksichtigung der Prozessparameter für das Glühen und Entzundern mit den speziellen Anforderungen für kaltgewalztes Band in einer kontinuierlichen Linie in einer gekoppelten Plasmaentzunderungsanlage (6) entzundert wird, wobei die Plasmaentzunderung unter Vakuum in mehreren Stufen erfolgt und das Stahlband zwischen diesen Stufen und nach der letzten Stufe einer geregelten Kühlung mittels Kühlrollen (10) unterzogen wird, so dass das Stahlband beim Austritt aus der Plasmaentzunderungsanlage eine Temperatur von unter 100 0C hat.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Produktionsleistung der Plasmaentzunderungsanlage der erforderlichen Bandgeschwindigkeit im Glühofen und den Erfordernissen unterschiedlicher Zunderschichten verschiedener Materialien anpassbar ist, indem die Gesamtlänge der aktiven Plasmaentzunderungsstrecke durch das Einschalten und Abschalten von Plasmaelektroden (9) so gesteuert wird, dass sich eine möglichst hohe Produktion bei einwandfreier Entzunderung beider Bandseiten ergibt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Plasmaentzunderung ein Streckrichten und /oder Dressieren des entzunderten Stahlbandes kontinuierlich in Linie erfolgen.
7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Plasmaentzunderung die Bewegung der Kathodenbrennflecke über die beiden Bandoberflächen mittels bewegter elektromagnetischer Felder gesteuert wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung (R) des Stahlbandes (1) ein vorzugsweise horizontaler Durchlauföfen (2) mit nachfolgender Kühlstrecke (3), eine Vorrichtung zum Streckbiegerichten (4), eine Vorrichtung zur mechanischen Vorentzunderung (5) durch Strahlen mit Stahlkorn, eine Plasmaentzunderungsanlage (6) mit Vorrichtungen zur Bandkühlung (10) angeordnet ist.
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