DE3937438C2 - Verfahren zum Beizen von Stahl - Google Patents
Verfahren zum Beizen von StahlInfo
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- C23G1/086—Iron or steel solutions containing HF
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beizen von mit
Zunder behaftetem Stahl, insbesondere von Rostfrei-Stählen, in
einer aus einer sauren wäßrigen Flußsäurelösung sowie Zusätzen
von Fe3+-Ionen in Form komplexer Fluorverbindungen bestehenden
Beizflüssigkeit, wobei die Beizflüssigkeit während des Beizens
mit gasförmigen und/oder flüssigen sauerstoffhaltigen Medien
durchsetzt wird.
Das eingangs genannte Verfahren ist Gegenstand der Europäischen
Patentanmeldung 01 88 975.
Anstelle von Salpetersäure als Beizmittel, bei der durch Aus
tritt von nitrosen Gasen (NOx) eine Luftverschmutzung ein
tritt und die Beizabwässer nur mit großem Aufwand zu neutralisie
rende Nitride und Nitrate aufweisen, verwendet dieses Verfahren
Fe3+-Ionen in Form komplexer Fluorverbindungen als Oxydations
mittel in einer sauren wäßrigen Flußsäurelösung mit 5 bis 50 g/l
HF und einem pH-Wert von 0-3. Je nach zu beizender Stahlsorte
werden bis 150 g Fe3+-Ionen je Liter Beizflüssigkeit zuge
setzt.
Während des Beizvorgangs reagiert das dreiwertige Eisen mit
dem Grundmetall (metallisches Eisen = Fe) nach der Gleichung
2 Fe3+ + Fe → 3 Fe2+ (1)
Außerdem läuft folgende Reaktion ab:
Fe + 2 HF → H₂ + FeF₂ (2)
Der Angriff des Grundmetalls ist Voraussetzung für das Abspren
gen des Zunders.
Durch einen Zusatz von gasförmigen sauerstoffhaltigen Medien
(Einblasen von Luft oder Sauerstoff in die Beizflüssigkeit) und/oder
die Zugabe von flüssigen oxidierenden Stoffen (wie H₂O₂
oder KMno₄) kann das gemäß Gleichung (1) entstehende zweiwer
tige Eisen wieder zu dem erwünschten dreiwertigen Eisen oxidiert
werden, gemäß der Gleichung
O₂ + 4 H⁺ + 4 Fe2+ → 4 Fe3+ + 2 H₂O (3)
Die gute Beizwirkung und die hohe Beizgeschwindigkeit dieses be
kannten Verfahrens können erfindungsgemäß noch verbessert wer
den, wenn das der Beizflüssigkeit während des Beizens zugeführte
sauerstoffhaltige Medium durch Elektrolyse in der Beizflüssig
keit in statu nascendi erzeugter Sauerstoff ist.
Solcher im Augenblick seines Entstehens atomar vorliegender
Sauerstoff reagiert in der Beizflüssigkeit wesentlich intensi
ver bei der Oxidation von zweiwertigem Eisen als in die Beiz
flüssigkeit eingeblasener molekularer Sauerstoff oder Luft.
Bei der Anwendung auf das Beizen von Stahlprodukten in einer
Standbeize, bei dem die zu beizenden Produkte in einen mit der
Beizflüssigkeit gefüllten Beizbottich getaucht werden, wird der
Sauerstoff durch Elektrolyse der Beizflüssigkeit in einem Strom
kreis zwischen einer in die Beizflüssigkeit eingetauchten katho
disch geschalteten Elektrode und dem anodisch geschalteten Pro
dukt direkt am Produkt erzeugt.
Es kann aber auch vorgesehen sein, den Sauerstoff durch Elektro
lyse der Beizflüssigkeit zwischen dem als Kathode geschalteten
Beizbottich und dem anodisch geschalteten Produkt direkt am Pro
dukt zu erzeugen.
Bei beiden Methoden bildet sich atomarer Sauerstoff in statu
nascendi direkt am zu beizenden Produkt, so daß die eingangs be
schriebene Reaktion gemäß Gleichung (3) zur Oxidation von zwei
wertigem zu dreiwertigem Eisen unmittelbar am Ort des Beizge
schehens selbst ablaufen kann, wodurch die Beizwirkung insgesamt
bedeutend verbessert wird.
Für das Beizen von Langprodukten aus Stahl, wie Draht und Band,
bei dem die Langprodukte horizontal durch ein mit der Beiz
flüssigkeit gefülltes Beizbecken geführt werden, wird erfindungs
gemäß das Verfahren so durchgeführt, daß der Sauerstoff durch
Elektrolyse der Beizflüssigkeit in einem Stromkreis zwischen ein
oder mehreren oberhalb des Langproduktes in die Beizflüssigkeit
eingetauchten kathodisch geschalteten plattenförmigen Elektroden
und dem anodisch geschalteten Langprodukt direkt am Langprodukt
erzeugt wird.
Das Verfahren zum Beizen von Langprodukten kann aber auch so
durchgeführt werden, das der Sauerstoff durch Elektrolyse der
Beizflüssigkeit in einem Stromkreis zwischen zwei parallel zueinander
verlaufenden, in die Beizflüssigkeit eingetauchten,
einmal kathodisch, zum andern anodisch geschalteten Elektroden
und dem zwischen den Elektroden geführten als Mittelleiter
dienenden Langprodukt erzeugt wird.
Bei dieser Schaltungsmethode entsteht an der anodisch geschalteten
Elektrode der atomare Sauerstoff. Zusätzlich entsteht atomarer
Sauerstoff an der Seite des Langproduktes, die der kathodisch
geschalteten Anode zugekehrt ist. Um nun zu erreichen, das
sowohl die Oberseite als auch die Unterseite des zu beizenden
Langproduktes gleichmäßig dem Beizvorgang unterworfen werden, ist
erfindungsgemäß vorgesehen, mehrere Paare von jeweils anodisch
und kathodisch geschalteten Elektroden innerhalb des Beizbeckens
in Längsrichtung des Langproduktes so zu schalten, daß abwech
selnd die Anoden bzw. die Kathoden oberhalb bzw. unterhalb des
Langproduktes liegen.
Dabei können mehrere Paare von jeweils anodisch oder kathodisch
geschalteten Elektroden zu Gruppen zusammen gefaßt sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den zusätzlichen Vorteil, das
bei der Elektrolyse Fluoridionen an der anodischen Seite des
Langproduktes bzw. der zu beizenden Produkte radikalisiert wer
den und eine elektrochemische Umsetzung der Zunderschicht zu Me
tallfluorid erfolgt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße
Beizverfahren so durchgeführt, daß das Langprodukt im Beizbecken
über die Durchlauflänge abwechselnd zwischen Elektrodenpaaren
mit Elektroden gleicher Polärität geführt wird.
Dabei kommt folgender Wirkungsmechanismus zum Tragen:
Zwischen dem Elektrodenpaar, dessen Elektroden kathodisch ge schaltet sind, wirkt das als Mittelleiter dienende Langprodukt als Anode, d. h. es scheidet sich an beiden Seiten des Langpro duktes atomarer Sauerstoff ab, der die Beizwirkung erheblich be schleunigt.
Zwischen dem Elektrodenpaar, dessen Elektroden kathodisch ge schaltet sind, wirkt das als Mittelleiter dienende Langprodukt als Anode, d. h. es scheidet sich an beiden Seiten des Langpro duktes atomarer Sauerstoff ab, der die Beizwirkung erheblich be schleunigt.
Durchläuft das Langprodukt in Längsrichtung das nächste Elektro
denpaar, dessen Elektroden anodisch geschaltet sind, scheidet
sich an diesen atomarer Sauerstoff ab. Dieser atomare Sauerstoff
wirkt nicht unmittelbar auf die Bandober- bzw. Unterseite ein,
sondern dient dazu, in der Beizflüssigkeit selbst das zweiwertige
Eisen wiederum zu dreiwertigen Eisen zu oxidieren.
Wegen der erfindungsgemäß schnell und wirksam ablaufenden Beiz
Vorgänge kann das Verfahren bei niedrigen Temperaturen, im Re
gelfall bei Raumtemperatur durchgeführt werden, wohingegen das
eingangs genannte Verfahren, das ohne den atomar gebildeten
Sauerstoff arbeitet, Betriebstemperaturen bis zu 70°C benötigt.
Es versteht sich von selbst, das die beschriebenen Elektrolyse
Vorgänge durch Beaufschlagung von Gleichstrom Stattfinden. Die
zugehörenden Strompotentiale werden je nach Stahlqualität so
eingestellt, das die für den Beizprozeß optimale Sauerstoffent
wicklung begeben ist. Die für das erfindungsgemäße Verfahren vor
zugsweise verwendeten Stromdichten liegen im Bereich von 0,5 bis
1,0 A/dm².
Für die Verfahrensvariante, bei der beim Durchlaufbeizen das
Langprodukt anodisch geschaltet ist, wird zur Stromzuführung auf
das Langprodukt, z. B. ein Band, auf bekannte Stromzuführungs
mittel zurückgegriffen, so zum Beispiel auf Stromzuführungsrol
len, wie sie beim elektrolytischen Plattieren von Bändern be
kannt sind.
Claims (8)
1. Verfahren zum Beizen von mit Zunder behaftetem Stahl
insbesondere von Rostfrei-Stählen, in einer aus einer sauren
wäßrigen Flußsäurelösung sowie Zusätzen von Fe3+-Ionen in
Form komplexer Fluorverbindungen bestehenden Beizflüssigkeit,
wobei die Beizflüssigkeit während des Beizens mit gasförmigen
und/oder flüssigen sauerstoffhaltigen Medien durchsetzt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das sauerstoffhaltige Medium durch Elektrolyse in der
Beizflüssigkeit in statu nascendi erzeugter Sauerstoff ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Anwendung auf das Beizen
von Stahlprodukten in einer Stahlbeize, bei dem die zu heizenden
Produkte in einen mit der Beizflüssigkeit gefüllten Beizbottich
getaucht werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sauerstoff durch Elektrolyse der Beizflüssigkeit in einem
Stromkreis zwischen einer in die Beizflüssigkeit eingetauchten
kathodisch geschalteten Elektrode und dem anodisch geschalteten
Produkt direkt am Produkt erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sauerstoff durch Elektrolyse der Beizflüssigkeit
zwischen dem als Kathode geschalteten Beizbottich und dem
anodisch geschalteten Produkt direkt am Produkt erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 zur Anwendung auf das Beizen
von Langprodukten aus Stahl, wie Draht und Band, bei dem die
Langprodukte horizontal durch ein mit der Beizflüssigkeit gefülltes
Beizbecken geführt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sauerstoff durch Elektrolyse der Beizflüssigkeit in
einem Stromkreis zwischen ein oder mehreren oberhalb des Langproduktes
in die Beizflüssigkeit eingetauchten kathodisch geschalteten
plattenförmigen Elektroden und dem anodisch geschalteten
Langprodukt direkt am Langprodukt erzeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 zur Anwendung auf das Beizen
von Langprodukten aus Stahl, wie Draht und Band, bei dem die
Langprodukte horizontal durch ein mit der Beizflüssigkeit ge
fülltes Beizbecken geführt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sauerstoff durch Elektrolyse der Beizflüssigkeit in
einem Stromkreis zwischen zwei parallel zueinander verlaufenden,
in die Beizflüssigkeit eingetauchten, einmal kathodisch und zum
anderen anodisch geschalteten Elektroden und dem zwischen den
Elektroden geführten, als Mittelleiter dienenden Langprodukt er
zeugt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet
daß mehrere Paare von jeweils anodisch und kathodisch geschal
teten Elektroden innerhalb des Beizbeckens in Längsrichtung des
Langproduktes so angeordnet sind, daß abwechselnd die Anoden bzw.
die Kathoden oberhalb bzw. unterhalb des Langproduktes liegen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 und 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Paare von jeweils anodisch und kathodisch geschalte
ten Elektroden zu Gruppen zusammengefaßt sind.
8. Verfahren nach Anspruch 1 zur Anwendung auf das Beizen
von Langprodukten aus Stahl, wie Draht und Band, bei dem die
Langprodukte horizontal durch ein mit der Beizflüssigkeit ge
fülltes Beizbecken geführt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Langprodukt im Beizbecken über die Durchlauflänge abwech
selnd zwischen Elektrodenpaaren mit Elektroden gleicher Polari
tät geführt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3937438A DE3937438C2 (de) | 1989-02-23 | 1989-11-10 | Verfahren zum Beizen von Stahl |
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DE3905595 | 1989-02-23 | ||
DE3937438A DE3937438C2 (de) | 1989-02-23 | 1989-11-10 | Verfahren zum Beizen von Stahl |
Publications (2)
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DE3937438A1 DE3937438A1 (de) | 1990-08-30 |
DE3937438C2 true DE3937438C2 (de) | 1998-01-29 |
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ID=6374755
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE3937438A Expired - Fee Related DE3937438C2 (de) | 1989-02-23 | 1989-11-10 | Verfahren zum Beizen von Stahl |
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DE (1) | DE3937438C2 (de) |
Families Citing this family (11)
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IT1276954B1 (it) * | 1995-10-18 | 1997-11-03 | Novamax Itb S R L | Processo di decapaggio e di passivazione di acciaio inossidabile senza impiego di acido nitrico |
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IT1288407B1 (it) * | 1996-12-09 | 1998-09-22 | Sviluppo Materiali Spa | Metodo per il decapaggio di prodotti in lega metallica contenente ferro e di titanio e sue leghe |
IT1290947B1 (it) | 1997-02-25 | 1998-12-14 | Sviluppo Materiali Spa | Metodo e dispositivo per il decapaggio di prodotti in lega metallica in assenza di acido nitrico e per il recupero di soluzioni esauste |
IT1297076B1 (it) | 1997-11-24 | 1999-08-03 | Acciai Speciali Terni Spa | Metodo per il decapaggio di prodotti in acciaio |
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WO2005085502A1 (de) * | 2004-03-10 | 2005-09-15 | Andreas Stepan | Verfahren zum beizen von stählen und regeneration deren beizlösungen |
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KR102300834B1 (ko) | 2019-11-21 | 2021-09-13 | 주식회사 포스코 | 스테인리스강 산세용 이온성 액체 및 이를 이용한 스테인리스강의 산세방법 |
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EP0188975A1 (de) * | 1985-01-22 | 1986-07-30 | S.A. Ugine | Verfahren zum säuren Beizen von Stahlen, insbesondere von rostfreien Stahlen |
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1989
- 1989-11-10 DE DE3937438A patent/DE3937438C2/de not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: KRUPP HOESCH STAHL AG, 44145 DORTMUND, DE |
|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SIMMER, WILFRIED, 35719 ANGELBURG, DE |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
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