DE19743022A1 - Verfahren und Einrichtung zum Beizen eines Metallbandes - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zum Beizen eines MetallbandesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Einrichtung
zum Beizen eines Metallbandes, insbesondere eines Walzbandes,
mittels einer Beizanlage, durch die das Metallband durchläuft
und in der das Metallband mit einer Beizflüssigkeit abgebeizt
wird, wobei das Beizergebnis von Beizparametern abhängig ist.
Zum Reinigen von Metallbändern, insbesondere zum Entfernen
von Zunderschichten auf Walzbändern, werden diese in einer
Beizanlage mit einer Beizflüssigkeit, im allgemeinen Säure,
abgebeizt. Die Menge des Abtrags durch das Beizen hängt von
Beizparametern ab. Diese sind z. B.: Temperatur der Beizflüs
sigkeit, Geschwindigkeit, mit der das Metallband durch die
Beizanlage durchläuft, der Säuregehalt in der Beizflüssig
keit, der Metallgehalt in der Beizflüssigkeit, insbesondere
der Eisengehalt in der Beizflüssigkeit, Bandparametern, wie
z. B. Material und geometrische Abmessungen, und der Turbu
lenzdruck der Beizflüssigkeit. Diese Beizparameter sind der
art einzustellen, daß möglichst die gewünschte Menge an Mate
rial vom Metallband abgetragen wird. Abweichungen vom ge
wünschten Optimalwert sind mit hohen Kosten verbunden. Wird
zu viel Material abgetragen, d. h. z. B. wird nicht nur die
Zunderschicht von einem Walzband, sondern auch Metall von der
Oberfläche des Walzbandes abgetragen, so erhöht sich der Me
tall- bzw. Eisengehalt in der Beizflüssigkeit unverhältnismä
ßig hoch. Da die Reinigung der Beizflüssigkeit aufwendig und
teuer ist, ist ein zu hoher Abtrag unerwünscht. Außerdem kann
es bei einem zu hohen Abtrag zu Beschädigungen des Metallban
des kommen. Verbleibt dagegen zu viel Material, insbesondere
zu viel Zunder, auf dem Metallband, so muß dieses noch einmal
die Beizanlage durchlaufen. Dieser zusätzliche Arbeitsschritt
ist aufwendig und teuer.
Die Einstellung der Beizparameter zum Erzielen eines mög
lichst guten Beizergebnissen erfolgt bekannterweise durch ei
nen Bediener der Beizanlage. Dies führt jedoch zu Schwankun
gen im Beizergebnis. Unter Beizergebnis ist z. B. die Menge
des abgetragenen Materials oder die Menge des auf dem Metall
band verbliebenen Zunders zu verstehen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Ein
richtung zum Beizen eines Metallbandes anzugeben, mittels
dessen das Beizergebnis verbessert wird. Ferner ist es wün
schenswert, die Kosten für das Beizen eines Metallbandes zu
verringern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß
Anspruch 1 bzw. eine Einrichtung gemäß Anspruch 10 gelöst.
Dabei wird bei einem Beizprozeß oben bezeichneter Art das
Beizergebnis gemessen und zumindest ein Beizparameter in Ab
hängigkeit der Messung des Beizergebnisses im Sinne einer
Verbesserung des Beizergebnisses automatisch verändert. Die
automatische Veränderung erlaubt es, auf eine Einstellung des
entsprechenden Beizparameters durch einen Bediener zu ver
zichten. Auf diese Weise wird ein konstanteres und besseres
Beizergebnis erreicht. Ferner wird entsprechendes Bedienper
sonal eingespart. Als einzustellende Beizparameter kommen be
sonders die Temperatur der Beizflüssigkeit in der Beizanlage,
die z. B. aus der Temperatur der Beizflüssigkeit im Zulauf in
die Beizanlage und der Temperatur der Beizflüssigkeit im Ab
lauf von der Beizanlage bestimmt und der Geschwindigkeit des
Metallbandes, die Säureparameter der Beizflüssigkeit, die Ei
senkonzentration in der Beizflüssigkeit, der Turbulenzdruck
der Beizflüssigkeit in der Beizanlage sowie die Eigenschaften
des Metallbandes, wie dessen Material und dessen geometrische
Abmessungen, in Frage. Besonders geeignet für eine automati
sche Einstellung ist dabei der Beizparameter Temperatur der
Beizflüssigkeit. Da die Temperatur der Beizflüssigkeit in der
Beizanlage schwer meßbar und schwer regelbar ist, werden vor
teilhafterweise die Zulauftemperatur der Beizflüssigkeit in
die Beizanlage, die Ablauftemperatur der Beizflüssigkeit aus
der Beizanlage oder beide Temperaturen an Stelle der Tempera
tur der Beizflüssigkeit in der Beizanlage verwendet.
Das Beizergebnis wird vorteilhafterweise durch Messung von
Defekten und/oder nicht abgebeizten Stellen auf dem Metall
band gemessen. Die Defekte und/oder nicht abgebeizten Stellen
werden vorteilhafterweise klassifiziert und gezählt. Die
Klassifikation der Defekte und/oder nicht abgebeizten Stellen
erfolgt dabei vorteilhafterweise in bezug auf ihre Größe
und/oder ihre Form. Die so klassifizierten und gezählten De
fekte und/oder nicht abgebeizten Stellen werden vorteilhaf
terweise bewertet. Die Bewertung erfolgt mittels eines Fuzzy-Bewerters,
mittels eines neuronalen Netzes oder mittels eines
Neuro-Fuzzy-Bewerters. Die Meßwerte können jedoch auch di
rekt, d. h. unklassifiziert, durch einen Fuzzy-Bewerter, ein
neuronales Netz oder einen Neuro-Fuzzy-Bewerter bewertet wer
den, jedoch ist die indirekte Bewertung, d. h. die Bewertung
der klassifizierten und gezählten Defekte und/oder nicht ab
gebeizten Stellen, vorteilhafter. Das Ergebnis der Bewertung
mittels eines Fuzzy-Bewerters, mittels eines neuronalen Net
zes oder mittels eines Neuro-Fuzzy-Berwerters sind Sollwerte
für zumindest einen Beizparameter.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäß betriebene Bandanlage
Fig. 2 eine Anordnung zum Trainieren eines Bewerters.
In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 eine Beizanlage, durch
die ein Metallband 2 in Richtung des mit Bezugszeichen 3 be
zeichneten Pfeils durchläuft. Das Metallband 2 wird in der
Beizanlage 1 mit einer Beizflüssigkeit abgebeizt. Die Beiz
flüssigkeit wird der Beizanlage 1 über Zuleitungen 18, 19 und
einen Wärmetauscher 10 aus einem Beizflüssigkeitstank 13 zu
geführt. Zum Abbeizen wird die Beizflüssigkeit aus Düsen 6, 7
gegen das Metallband 2 gesprüht. Das ablaufende Beizmittel
wird aufgefangen und über eine Leitung 20 dem Beizflüssig
keitstank 13 zugeleitet.
Der Wärmetauscher 10 dient der Erwärmung der Beizflüssigkeit.
Dazu wird dem Wärmetauscher über eine Dampfleitung 16 Dampf
aus einem Dampferzeuger 12 zugeleitet. Die Menge des Dampfes
ist dabei über ein Ventil 11 einstellbar. Im Wärmetauscher 10
kondensiert der Dampf. Das so entstandene Wasser wird über
eine Kondensatleitung 17 dem Dampferzeuger 12 zugeführt.
Das Beizergebnis, also die Menge des abgetragenen Materials,
oder die Menge des auf dem Metallband 2 verbliebenen uner
wünschten Materials, wie etwa Zunder, hängt von Beizparame
tern ab. Diese Beizparameter können z. B. die Temperatur der
Beizflüssigkeit in der Beizanlage 1, die Geschwindigkeit v
des Metallbandes 1, die Säureparameter cS der Beizflüssig
keit, die Eisenkonzentration cFe in der Beizflüssigkeit, des
Turbulenzdruckes p der Beizflüssigkeit in der Beizanlage 1
sowie die Eigenschaften B des Metallbandes, wie dessen Mate
rial und dessen geometrische Abmessungen sein. Im vorliegen
den Ausführungsbeispiel wird nur der Beizparameter Temperatur
der Beizflüssigkeit beeinflußt. Dieses ist eine besonders
vorteilhafte Ausgestaltung, jedoch wird das Beizergebnis wei
ter verbessert, wenn in analoger Weise weitere Beizparameter
eingestellt werden.
Die Temperatur TZ der Beizflüssigkeit im Zulauf bzw. die Tem
peratur TA der Beizflüssigkeit im Ablauf werden mit Tempera
turmeßgeräten 9 bzw. 8 gemessen.
Das Beizergebnis wird mittels eines optischen Meßgerätes 4
gemessen. Das Signal des Meßgerätes 4 wird einem Klassifika
tor 5 zugeleitet, in dem Defekte auf dem Metallband bzw.
nicht abgebeizte Stellen eines abzubeizenden Materials wie
etwa Zunder klassifiziert und gezählt werden. Die Defekte
bzw. Stellen nicht abgetragenen Materials können z. B. nach
den Defektkategorien "Loch", "dunkler Fleck", "heller Fleck",
"lange dunkle Streifen", "lange helle Streifen", "kurze dunk
le Streifen" und "kurze helle Streifen" entsprechend folgen
der Tabelle klassifiziert werden:
Die Häufigkeiten der einzelnen Defektkategorien werden einem
Bewerter 15 zugeleitet. Dieser ermittelt aus den Häufigkeiten
der Defektkategorien, aus der Temperatur TA der Beizflüssig
keit im Ablauf, der Temperatur TZ der Beizflüssigkeit im Zu
lauf, der Geschwindigkeit v des Metallbandes 2, dem Säurepa
rameter cS der Beizflüssigkeit, der Eisenkonzentration cFe in
der Beizflüssigkeit, dem Turbulenzdruck p der Beizflüssigkeit
sowie den Eigenschaften B des Metallbandes 2 einen Sollwert
TZ* für die Temperatur der Beizflüssigkeit im Zulauf.
Der Bewerter 15 wird vorteilhafterweise als Fuzzy-Bewerter,
als neuronales Netz oder als Neuro-Fuzzy-Bewerter ausgeführt.
Als Neuro-Fuzzy-Bewerter kommt dabei ein Neuro-Fuzzy-System
gemäß dem Artikel "Neuro-Fuzzy", H.-P. Preuß, V. Tresp, VDI-Berichte
113, ISBN 3-18-091113-1, 1994, Seiten 89 bis 122,
vorteilhafterweise in Frage.
Die Sollwerte TZ* für die Temperatur der Beizflüssigkeit im
Zulauf werden einem Regler 14 zugeführt, der das Ventil 11 in
Abhängigkeit der Temperatur TZ der Beizflüssigkeit im Zulauf
und dem Sollwert TZ* der Temperatur der Beizflüssigkeit im
Zulauf einstellt.
Fig. 2 zeigt eine der in Fig. 1 ähnliche Einrichtung. Dem Reg
ler 14 wird jedoch ein Sollwert TZ*B von einem Bediener 21
vorgegeben. Der Sollwert TZ* der Temperatur der Beizflüssig
keit im Zulauf, der vom Bewerter 15 ermittelt wird, geht
nicht in den Regler 14 ein. Die Einrichtung gemäß Fig. 2 weist
einen Lernalgorithmus 23 auf, mittels dessen der Bewerter 15
in Abhängigkeit des Sollwerts TZ* der Temperatur der Beiz
flüssigkeit im Zulauf, der vom Bewerter 15 ermittelt wird,
dem Sollwert TZ*B der Temperatur der Beizflüssigkeit im Zu
lauf, der vom Bediener 21 ermittelt wird, sowie in Abhängig
keit weiterer Beizparameter Temperatur TZ Beizflüssigkeit im
Zulauf, Temperatur TA der Beizflüssigkeit im Ablauf, der Ge
schwindigkeit v des Metallbandes 2, die Säureparameter cS der
Beizflüssigkeit, die Eisenkonzentration cFe in der Beizflüs
sigkeit, dem Turbulenzdruck p der Beizflüssigkeit in der
Beizanlage sowie den Eigenschaften B des Metallbandes 2 er
mittelt.
Claims (12)
1. Verfahren zum Beizen eines (TZ*B, TA*B) Metallbandes (2),
insbesondere eines Walzbandes, mittels einer Beizanlage (1),
durch die das Metallband (2) durchläuft und in der das Me
tallband (2) mit einer Beizflüssigkeit abgebeizt wird, wobei
das Beizergebnis von Beizparametern (TZ, TA, v, cS, cFe, B, p)
abhängig ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Beizergebnis gemessen wird und zumindest ein Beizpa
rameter (TZ TA, v, cS, cFe, B, p) in Abhängigkeit der Messung
des Beizergebnisses im Sinne einer Verbesserung des Beizer
gebnisses automatisch verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest einer der Beizparameter (TZ, TA, v, cS, cFe, B,
p) Temperatur (TZ) der Beizflüssigkeit im Zulauf, Temperatur
(TA) der Beizflüssigkeit im Ablauf, Geschwindigkeit (v) des
Metallbandes (2), Säureparameter (cS) der Beizflüssigkeit,
Eisenkonzentration (cFe) in der Beizflüssigkeit, und Turbu
lenzdruck (p) der Beizflüssigkeit in der Beizanlage (1) im
Sinne einer Verbesserung des Beizergebnisses automatisch ver
ändert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur der Beizflüssigkeit im Sinne einer Verbes
serung des Beizergebnisses automatisch verändert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Beizergebnis durch Messung von Defekten und/oder
nicht abgebeizten Stellen auf dem Metallband (2) gemessen
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Defekte und/oder nicht abgebeizten Stellen auf dem
Metallband (2) klassifiziert und gezählt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Defekte und/oder nicht abgebeizten Stellen auf dem
Metallband (2) in bezug auf ihre Größe und/oder ihre Form
klassifiziert und gezählt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Beizparameter (TZ, TA, v, cS, cFe, B, p) in
Abhängigkeit der Defekte und/oder nicht abgebeizten Stellen
auf dem Metallband (2) im Sinne einer Verbesserung des Bei
zergebnisses mittels eines Fuzzy-Bewerters, mittels eines
neuronalen Netzes oder mittels eines Neuro-Fuzzy-Bewerters
automatisch verändert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Beizparameter (TZ, TA, v, cS, cFe, B, p) in
Abhängigkeit der Klassifikation der Defekte und/oder nicht
abgebeizten Stellen auf dem Metallband (2) im Sinne einer
Verbesserung des Beizergebnisses mittels eines Fuzzy-
Bewerters, mittels eines neuronalen Netzes oder mittels eines
Neuro-Fuzzy-Bewerters automatisch verändert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Trainieren des neuronalen Netzes oder des Neuro-
Fuzzy-Bewerters die Beizparameter (TZ, TA, v, cS, cFe, B, p)
von einem Bediener (21) der Beizanlage (1) eingestellt wer
den, daß die vom Bediener (21) ermittelten Beizparameter
(TZ*B, TA*B) mit den von dem neuronalen Netz oder dem Neuro-
Fuzzy-Bewerter ermittelten Beizparametern (TZ*, TA*) vergli
chen werden und daß das neuronale Netz oder der Neuro-Fuzzy-
Bewerter im Sinne einer Verringerung des Abweichung zwischen
den vom Bediener ermittelten Beizparametern (TZ*B, TA*B) und
dem vom neuronalen Netz oder dem Neuro-Fuzzy-Bewerter ermit
telten Beizparametern (TZ*, TA*) trainiert werden.
10. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Beizanlage (1), durch
die das Metallband (2) durchläuft und in der das Metallband
(2) mit einer Beizflüssigkeit abgebeizt wird, wobei das Bei
zergebnis von Beizparametern (TZ, TA, v, cS, cFe, B, p) abhän
gig ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung ein Meßgerät (4) zum Messen von Defekten
auf dem Metallband (2) bzw. nicht abgebeizte Stellen eines
abzubeizenden Materials auf dem Metallband (2) aufweist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie einen Klassifikator (5) zum Klassifizieren und Zählen
von Defekten auf dem Metallband (2) bzw. nicht abgebeizte
Stellen eines abzubeizenden Materials auf dem Metallband (2)
aufweist.
12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie einen als Fuzzy-Bewerter, als neuronales Netz oder
als Neuro-Fuzzy-Bewerter ausgebildeten Bewerter 15 aufweist.
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