NL1009863C2 - Werkwijze voor het verwijderen van ijzeroxiden van een warmgewalste staalband. - Google Patents

Description

WERKWIJZE VOOR HET VERWIJDEREN VAN IJZEROXIDEN VAN EEN WARMGEWALSTE STAALBAND

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwijderen van 5 ijzeroxiden van warmgewalste staalband, waarbij de staalband aan oppervlakte-bewerkingen wordt onderworpen welke oppervlaktebewerkingen mechanische- en beitsbehandelingen omvatten.

Een dergelijke werkwijze is van algemene bekendheid in de staalindustrie en is bijvoorbeeld beschreven in het octrooischrift EP 0 195 385. Daarbij wordt de 10 warmgewalste staalband eerst door een zogenaamde oxidebreker geleid, vervolgens door een borstelinrichting en tenslotte door een beitsbad. De bedoeling van deze bekende werkwijze is het om in de oxidebreker eerst de laag oxide op de band te breken, en vervolgens zoveel mogelijk daardoor los aan de staalband gehecht oxide eerst te verwijderen alvorens de band door het beitsbad wordt geleid. Hierdoor : 15 behoeft in het beitsbad minder oxide te worden opgelost.

Opgemerkt wordt dat oxidebrekers, borstelinrichtingen en beitsbaden voor het 1 reinigen van staalbanden elk op zich van algemene bekendheid zijn, en daartoe hier ~ geen nadere toelichting behoeven. Voor het geven van een mechanische § oppervlakte bewerking om roest te verwijderen kunnen in plaats van een : 20 borstelinrichting ook andere bekende inrichtingen worden gebruikt, zoals een ~ gritstraalinrichtïng of een slijpinrichting. Oxidebrekers zijn van verschillende typen _ bekend, welke typen in de vakwereld bijvoorbeeld worden aangeduid met de engelse " termen “temper-mill”; “tension leveller” en “roller leveller”.

Daar beitsbaden een intensief onderhoud vergen, en de beitsvloeistof I

25 voortdurend moet worden ververst en gereinigd, is het streven erop gericht om de Ξ beitsbehandeling zoveel mogelijk te beperken. Gebleken is nu dat, dankzij de § toepassing van de uitvinding, een aanzienlijke besparing op de beitsbehandeling ^ mogelijk is gebleken.

De uitvinding bestaat nu daarin dat de beitsbehandeling wordt gevolgd door ï 30 een mechanische oppervlakte bewerking.

Tijdens het beitsen penetreert beitsvloeistof, bijvoorbeeld op basis van HC1, tussen de poreuze, of gescheurde laag ijzeroxide en het metaaloppervlak, waardoor τ de hechting tussen oxide en metaal wordt verminderd. Door na het beëindigen van de beitsbehandeling een intensieve mechanische oppervlakte bewerking uit te voeren iï p»100986 3 ï -2- blijkt het dan mogelijk om de resterende oxidelaag geheel te verwijderen. Terwijl zodoende slechts een relatief kleine hoeveelheid oxide door het beitsbad wordt opgelost, is het toch mogelijk een oxidevrij staaloppervlak te realiseren. Gebleken is dat op deze wijze een mechanische oppervlaktebewerking zeer veel effectiever is 5 dan het geven van een mechanische oppervlaktebewerking in de vorm van borstelen voorafgaande aan de beitsbehandeling. Ten opzichte van de bekende werkwijze zijn reducties in de benodigde beitstijd van tussen 30 en 45 % realiseerbaar. Bij bestaande beitsinstallaties betekent dit dat de staalband met hogere snelheid door het bad geleid kan worden, waardoor een productiewinst gerealiseerd kan worden, 10 terwijl bij de bouw van nieuwe beitsinstallaties met kortere baden kan worden volstaan. De totale circulatie van beitsvloeistof kan hierdoor op zichzelf al worden verminderd, doch dit is zeker ook nog het geval door het feit dat het beitsbad dankzij de nieuwe werkwijze minder vervuild wordt door ijzeroxide. Deze ijzeroxiden kunnen opgelost worden in het bad, maar ook van de band losraken en als vaste 15 stofdeeltjes in het bad terecht komen. Beide vormen van vervuilingen worden dankzij de nieuwe werkwijze aanzienlijk verminderd, omdat de staalband alweer uit het bad wordt verwijderd vóórdat veel oxiden zijn opgelost dan wel als losse deeltjes in het bad kunnen zijn terecht gekomen.

Diverse methoden zijn denkbaar om een mechanische oppervlaktebewerking 20 uit te voeren. Zo kan bijvoorbeeld de bekende borstelbewerking worden uitgevoerd, of de band kan met grit gestraald worden. Daar de mechanische oppervlaktebewerking veelal een laatste oppervlaktebewerking van de staalband vormt, voordat deze band aan verdere bewerkingen wordt onderworpen, is het gewenst dat het oppervlak zo gaaf mogelijk blijft. Volgens de uitvinding verdient het 25 daarom aanbeveling dat de mechanische oppervlaktebewerking van een niet-abrasieve soort is. Bij zo’n bewerking dient het gebruik van slijpmiddelen dan te worden vermeden.

Zeer effectief en constructief eenvoudig is een methode gebleken waarbij volgens de uitvinding de mechanische oppervlaktebewerking bestaat uit het 30 afspuiten van het oppervlakte met één of meerdere hoge-druk vloeistofstralen. De intensiteit van deze vloeistofstralen kan worden aangepast aan de resterende vervuiling van het oppervlak. Goede resultaten zijn daarbij verkregen indien de vloeistof onder een voordruk wordt gebracht van tussen 2 en 200 Bar. Daarbij wordt ! g gVglg^ns de uitvinding nog een verbetering van het reinigende effect mogelijk indien -3 - deze voordruk van de vloeistof wordt gepulseerd met een frequentie tussen 1 en 20 Hz.

Voor het reinigen van het bandoppervlak maakt het weinig uit of in het einde van de beitsbak met beitsvloeistof wordt afgespoten of na het verlaten door de band 5 van de beitsbak met een spoel vloei stof. Niettemin wordt er toch de voorkeur aan gegeven om met spoel vloei stof af te spuiten. De gebeitste band moet na het verlaten van het beitsbad altijd gespoeld worden teneinde hem aan verdere bewerkingen te kunnen onderwerpen, en dit spoelen kan zeer goed gecombineerd worden met het afspuiten van loszittend oxide. Dit loszittende oxide kan zodoende gescheiden 10 worden gehouden van de circulatie en de opwerking van de beitsvloeistof. Nog een verdere verbetering van het effect van de nieuwe werkwijze kan verkregen worden indien volgens de uitvinding de staalband tijdens het beitsen verder aan althans één borstelbehandeling wordt onderworpen.

De functie van de borstels in het beitsbad is in hoofdzaak het opbreken van een 15 difïusielaag die het stoftransport van en naar het oppervlak beheerst. Een borstel tegen het bandoppervlak verstoort fysiek de grenslaag in de badvloeistof waardoor een zo snel mogelijk stoftransport tussen de bewegende staalband en de badvloeistof mogelijk wordt. Zowel stilstaande borstels als aangedreven borstels kunnen daarbij " toegepast worden, welke ook aan weerszijden van de band kunnen worden geplaatst.

20 Een bijkomend effect van aangedreven borstels kan bovendien nog zijn dat half-los zittende oxidedeeltjes daardoor reeds worden verwijderd waardoor de ï beitsvloeistof beter onder de resterende oxidehuid kan penetreren.

Opgemerkt wordt dat uit het octrooischrifl EP 0763 609 een werkwijze bekend is waarbij een huid op een band roestvrij staal wordt verwijderd door een combinatie = 25 van beitsbaden en borstelinrichtingen. Daarbij dient te worden opgemerkt dat de huid, welke zich vormt op het oppervlak van roestvrij staal, van een geheel andere aard is dan de oxidelaag welke zich op een koolstofstaal vormt. Anders dan bij het beitsen van koolstofstaal met een beitszuur, wordt bij het beitsen van roestvrij staal dan ook een alkalisch bad gebruikt. De oxidelaag welke zich vormt op een i 30 koolstofstaal is vrij poreus en beschermt het onderliggende staaloppervlak niet.

Zonder aanvullende maatregelen zal een oxidelaag zich onder invloed van i luchtzuurstof verder blijven vormen en dikker worden. Deze laag is aanzienlijk _ brosser dan het staaloppervlak terwijl de hechting aan het staaloppervlak afhankelijk - is van de omstandigheden waaronder hij gevormd is. De huid op roestvrijstaal .

p1 009 86 3 -4- bestaat grotendeels uit oxiden van andere elementen dan ijzer, zoals chroom, aluminium en silicium. Deze huid beschermt het staaloppervlak tegen verdere inwerking en hij is in het algemeen zelfreparerend in geval van een beschadiging. Er is hier dan ook sprake van een zeer dunne, relatief flexibele en aan het 5 staaloppervlak zeer goed hechtende laag. Het verwijderen van deze huid vormt daarom een geheel andere problematiek dan het verwijderen van ijzeroxiden vanaf een oppervlak van een warmgewalste staalband uit koolstofstaal. In het genoemde octrooischrift EP 0763 609 is een serie na elkaar geschakelde elektrolytische alkalische beitsbaden voorgesteld, welke hetzij anodisch, dan kathodisch en 10 afwisselend, geschakeld kunnen zijn, waarbij tussen deze baden een aantal slijpborstels kan zijn opgesteld. Na de laatste elektrolytische beitsbaden doorloopt de band roestvrij staal een wasstraat om de beitsvloeistof te verwijderen. Deze wasstraat omvat gescheiden voorwas- en nawassecties, welke onderling zijn gescheiden door een borstel teneinde te voorkomen dat spoelvloeistof uit de eerste wassectie in de 15 latere wassecties terecht kan komen. Deze borstel heeft niet de bedoeling nog loszittende delen van de verwijderde huid te verwijderen.

Gebleken is dat het effect van de nieuwe werkwijze volgens de uitvinding nog verder kan worden verbeterd indien de beitsbehandeling wordt voorafgegaan door een bewerking voor het breken van de oxiden. Dankzij het breken van de laag 20 ijzeroxiden kan het beitszuur eenvoudiger en sneller op het grensvlak oxide-staal terecht komen en daardoor de hechting van het ijzeroxide aan het staaloppervlak aantasten. Hiermee is een verdere aanzienlijke verkorting van de beitsbehandeling mogelijk gebleken. Opgemerkt wordt dat de toepassing van oxidebrekers in combinatie met beitsbaden op zichzelf bekend is voor het versnellen van het 25 oplossen van oxide in het beitsbad. In het geval van de onderhavige uitvinding gaat het echter niet enkel om het oplossen van het oxide, maar om het aantasten van de hechting van de oxidelaag aan het onderliggende staaloppervlak, waardoor na het beitsbad de oxidelaag eenvoudiger kan worden afgespoten.

Een verdere verbetering van de nieuwe werkwijze kan nog worden bereikt 30 door aanvullende maatregelen die elk apart of in combinatie met elkaar kunnen worden toegepast. Goede resultaten zijn daarbij bereikt door het beitsbad in een turbulente stroming langs de staalband te leiden, waarbij bij voorkeur de relatieve snelheid tussen het beitsbad en de staalband op meer dan 0,5 m/sec. wordt gehouden. Deze maatregel leidt tot een intensieve verversing van het beitszuur ter plaatse van *1009863 ! -5- de hechting van ijzeroxide aan het staaloppervlak. Daarbij verdient het de voorkeur om de temperatuur van het beitsbad op ten minste 75 °C, en bij voorkeur op circa 80 °C te houden. Gebleken is dat met deze maatregelen een totale beitstijd van slechts circa 8 sec. bereikbaar is.

5 Opgemerkt wordt dat drie soorten ijzeroxide kunnen worden onderscheiden, te weten:

FeO (wüstiet);

Fe304 (magnetiet);

Fe2Ü3 (hematiet).

10 De oplosbaarheid van deze verschillende oxidevormen in bijvoorbeeld zoutzuur verschilt in hoge mate. Staal (Fe) lost het makkelijkst op, daarna wüstiet, vervolgens komt magnetiet dat circa 10 maal zo langzaam oplost als wüstiet en tenslotte hematiet. De oplosbaarheid van hematiet is minimaal. Het komt vaak voor dat deze oxidesoort als een soort slib in de beitstanks achterblijft. Uit deze opsomming blijkt 15 dat de samenstelling van de oxidelaag dus een grote invloed heeft op de snelheid waarmee het oxide verwijderd kan worden met behulp van zuur. Dit is des te meer van belang omdat FeO beneden 580 °C instabiel is en langzaam transformeert naar Fe304 en Fe. Het verdient daarom volgens de uitvinding aanbeveling de staalband na het warmwalsen zodanig daarop volgend aan de werkwijze voor het verwijderen van 20 ijzeroxiden te onderwerpen dat daarbij een zo hoog mogelijk restaandeel van FeO in de laag ijzeroxiden aanwezig is. Van invloed is daarbij dat het tijdstraject na het afkoelen vanaf 580 °C tot het beitsen kort is en dat de toetreding van zuurstof wordt beperkt.

Opgemerkt wordt dat de aantasting van het staaloppervlak van de staalband op 25 bekende wijze kan worden beperkt door aan het beitsbad een zogenaamde beitsremmer toe te voegen. Dankzij de nieuwe werkwijze volgens de uitvinding is het gebruik van een beitsremmer minder nodig gebleken, of kan zelfs een gaver staaloppervlak na het beitsen resulteren dan tot nu toe bereikbaar was.

In een figuur is schematisch de nieuwe werkwijze toegelicht aan de hand van 30 een voorbeeld. De werkwijze volgens de uitvinding is echter niet beperkt tot de hierna gegeven procesomstandigheden.

Een warmgewalste staalband 1 wordt afgewikkeld vanaf een rol 2 en vervolgens, na het ondergaan van diverse behandelingen, opgewikkeld op haspel 3.

*1009863 -6-

Met de verwijzingscijfers 4, 5 en 6 zijn respectievelijk schematisch aangegeven een nawals als oxidebreker, een beitsbak en een spoelbak.

In de beitsbak is een paar aangedreven borstels 7 geplaatst welke als functie hebben om de grenslaag tussen de lopende staalband 1 en het beitsbad te verstoren 5 teneinde het stoftransport tussen het bad en de overgang van de oxidelaag en het staal te verbeteren. In de spoelbak 6 is een aantal spuiters schematisch met cijfer 8 aangeduid, waarmee spoelvloeistof met een voordruk van ca. 100 Bar tegen de band wordt gespoten.

Overige, bij een dergelijke installatie gebruikelijk aanwezige, onderdelen zijn 10 niet afzonderlijk aangegeven, als zijnde voor een goed begrip van de uitvinding niet van belang.

Uitgegaan werd van een band met een dikte van 1,5 mm, verkregen door het warmwalsen van een staal met een samenstelling C . 0,04 %, Mn . 0,175 %, S . 0,01 %, Si: 0,01 %, rest Fe en gebruikelijke verontreinigingen. Bij het warmwalsen werd 15 een afwalstemperatuur van 840 °C en een opwikkeltemperatuur van 700 °C toegepast.

In de nawals 4 werd voor het oxidebreken een reductie van 0,2 % uitgevoerd.

Als beitsbad werd een oplossing in water van 25 gr. HC1/1 gebruikt, met een daarbij gebruikelijke toevoeging van FeCl.

20 Bij een badlengte in de beitsbak van 150 m werd de staalband met een snelheid van 500 m/min doorgevoerd.

De relatieve snelheid van de beitsvloeistof en de staalband werd op circa 1,5 m/sec ingesteld.

Het bleek dat onder deze procesomstandigheden een oxidevrije band werd 25 verkregen.

Na het uitschakelen van de afspuitstralen 8 bleek een gelijk resultaat, onder overigens gelijke omstandigheden, slechts bereikbaar na een snelheidsreductie van de band van meer dan 20 %.

30 i p1 009863

Claims (12)

1. Werkwijze voor het verwijderen van een laag ijzeroxiden van een warmgewalste staalband, waarbij de staalband aan oppervlaktebewerkingen 5 wordt onderworpen, welke oppervlaktebewerkingen mechanische- en beits— behandeling omvatten, met het kenmerk, dat de beitsbehandeling wordt gevolgd door een mechanische oppervlaktebewerking.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de mechanische 10 oppervlaktebewerking welke op de beitsbehandeling volgt van een niet- abrasieve soort is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de mechanische oppervlaktebewerking bestaat uit het afspuiten van het oppervlak met althans 15 één hoge druk vloeistofstraler.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de vloeistof in de vloei stofstraler(s) onder een voordruk wordt gebracht tussen 2 en 200 Bar.

5. Werkwijze volgens één der conclusies 3-5, met het kenmerk, dat voordruk van de vloeistof in de vloeistofstraler(s) wordt gepulseerd met een frequentie - tussen 1 en 20 Hz.

6. Werkwijze volgens één der conclusies 3-5, met het kenmerk, dat afgespoten ï 25 wordt met spoelvloeistof ter verwijdering van de beitsvloeistof van de staalband.

7. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de Γ staalband tijdens het beitsen verder aan althans één borstelbehandeling wordt 30 onderworpen.

8. Werkwijze volgens één der conclusies 1-7, met het kenmerk, dat de beitsbehandeling wordt voorafgegaan door een bewerking voor het breken van de laag ijzeroxiden. »1 009863 - 8-

9. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de beitsbehandeling geschiedt in een turbulent langs de staalband stromend beitsbad. 5

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de relatieve snelheid tussen het beitsbad en de staalband op meer dan 0,5 m/sec. wordt gehouden.

11. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het 10 beitsbad op een temperatuur van tenminste 75 °C, en bij voorkeur van circa 80 °C, wordt gehouden.

12. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de staalband na het warmwalsen zodanig daarop volgend aan de werkwijze voor 15 het verwijderen van ijzeroxiden wordt onderworpen, dat daarbij een zo hoog mogelijk restaandeel van FeO in de laag ijzeroxiden aanwezig is. *1 009863