DE102009017701A1

DE102009017701A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Glühen und Entzundern von Band aus nichtrostendem Stahl

Info

Publication number: DE102009017701A1
Application number: DE102009017701A
Authority: DE
Inventors: Holger Dr. Behrens; Klaus Dr. Frommann; Hans-Georg Dr. Hartung; Matthias Dr. Kretschmer; Lutz Kümmel
Original assignee: SMS Siemag AG
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-04-15
Publication date: 2010-07-29
Also published as: AU2009337991A1; ZA201105222B; CA2749962A1; WO2010083797A2; WO2010083797A3; US20110315280A1; JP2012515843A; EP2389260B1; MX2011007710A; EP2389260A2; KR20110103459A; CN102292172A; RU2011134838A; BRPI0924152A2; TW201037084A; RS20110328A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Glühen und Entzundern von warmgewalzten Band aus austenitischen nichtrostendem Stahl. Dabei wird das nach einem Glühen und anschließendem Abkühlen in einer gekoppelten Plasmaentzunderungsanlage (6) 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 (10) unterzogen wird, so dass das Stahlband beim Austritt aus der Plasmaentzunderungsanlage eine Temperatur von unter 100°C hat.

Description

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 Entzundem 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°C
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°C 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 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°C 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°C 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°C 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.

R: Transportrichtung
1: Stahlband
2: Durchlaufofen
3: Kühlzone
4: Streckrichtvorrichtung
5: Stahlkorn-Strahlvorrichtung
6: Plasmaentzunderungsanlage
7: Vakuumschleuse
8: Prozesskammer
9: Plasmaelektroden
10: Kühlrollen
11: Abhaspel
12: Schweißmaschine
13: Einlaufbandspeicher
14: Bandzugstation
15: Umlenkrolle
16: Bandzugstation
17: Bandzugstation
18: Bandzugstation
19: Auslaufbandspeicher
20: Aufwickelhaspel
21: fertiges Stahlbund

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1814678 B1 [0007]
- WO 00/056949 A1 [0007]
- RU 2145912 C1 [0007]

Claims

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°C in einem Durchlaufofen (2) kurzzeitig geglüht wird, – danach in einer anschließenden Kühlstrecke (3) auf eine Temperatur unter 100°C 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°C hat.
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°C 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.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Plasmaentzunderung eine mechanische Vorentzunderung durch Strahlen mit Stahlkorn in einer Strahlvorrichtung (5) erfolgt.
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°C hat.
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.
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.
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.
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.