EP4034873A1 - Automated pickling time selection - Google Patents
Automated pickling time selectionInfo
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- EP4034873A1 EP4034873A1 EP19791167.0A EP19791167A EP4034873A1 EP 4034873 A1 EP4034873 A1 EP 4034873A1 EP 19791167 A EP19791167 A EP 19791167A EP 4034873 A1 EP4034873 A1 EP 4034873A1
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- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23G3/02—Apparatus for cleaning or pickling metallic material for cleaning wires, strips, filaments continuously
- C23G3/027—Associated apparatus, e.g. for pretreating or after-treating
Definitions
- T R temperature of the ambient air in the pickling cabin
- T B temperature of the pickling
- the pickling time is based on the measured values for the material thickness of the workpiece to be pickled, the measured temperatures of the pickling agent, the ambient air in the pickling cabin and the pickling agent temperature with the corresponding factors derived from the measured values are calculated as the pickling time to be applied in hours.
- extrapolation is made for intermediate values.
- an analysis device for measuring the hydrofluoric acid concentration of the pickling agent is arranged in the pickling agent tank or in a feed line to spray nozzles in the pickling cabin.
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Abstract
The invention relates to a pickling method for pickling workpieces made from steel, particularly stainless steel, in batch operation, in which a pickling agent containing hydrofluoric acid is sprayed from a pickling agent tank onto the workpieces accommodated in a pickling booth. An appropriate pickling time (tB) must be chosen to achieve a desired pickling effect on the surfaces of the workpieces to be pickled. The method is characterized in that the temperature of the pickling agent (TB) is measured and the appropriate pickling time (tB) is determined therefrom. The invention also relates to a pickling plant for pickling workpieces made from steel, particularly stainless steel, in batch operation, in which a pickling agent containing hydrofluoric acid is sprayed from a pickling agent tank onto the workpieces accommodated in a pickling booth. An appropriate pickling time must be selected to achieve a desired pickling effect on the surfaces of the workpieces to be pickled. The pickling plant is characterized in that a first temperature sensor is provided for determining the temperature of the pickling agent in the pickling agent tank or in a feed line to spray nozzles in the pickling booth, a second temperature sensor is provided for determining the temperature of the workpieces to be pickled, and a third temperature sensor is provided for determining the temperature of the ambient air in the pickling booth, the first, second and third temperature sensors being operatively connected to an evaluation and control unit to determine or to calculate the appropriate pickling time.
Description
Automatisierte Beizzeitwahl Automated pickling time selection
Die Erfindung betrifft ein Beizverfahren zum Beizen von Werkstücken aus Stahl, insbesondere Edelstahl, im Chargenbetrieb, bei dem ein Flusssäure enthaltendes Beizmittel aus einem Beizmitteltank auf die in einer Beizkabine vorgehaltenen Werkstücke aufgesprüht wird, wobei zur Erzielung eines gewünschtenThe invention relates to a pickling process for pickling workpieces made of steel, in particular stainless steel, in batch operation, in which a pickling agent containing hydrofluoric acid is sprayed from a pickling agent tank onto the workpieces held in a pickling cabin, with a desired
Beizeffektes auf den Oberflächen der zu beizenden Werkstücke eine geeignete Beizzeit (tB) zu wählen ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Beizanlage zum Beizen von Werkstücken aus Stahl, insbesondere Edelstahl, im Chargenbetrieb, bei dem ein Flusssäure enthaltendes Beizmittel aus einem Beizmitteltank auf die in einer Beizkabine vorgehaltenen Werkstücke aufgesprüht wird, wobei zurPickling effect on the surfaces of the workpieces to be pickled, a suitable pickling time (t B ) must be selected. The invention also relates to a pickling system for pickling workpieces made of steel, in particular stainless steel, in batch operation, in which a pickling agent containing hydrofluoric acid is sprayed from a pickling agent tank onto the workpieces held in a pickling cabin, with for
Erzielung eines gewünschten Beizeffektes auf den Oberflächen der zu beizenden Werkstücke eine geeignete Beizzeit zu wählen ist. A suitable pickling time must be selected to achieve a desired pickling effect on the surfaces of the workpieces to be pickled.
Beizverfahren und -anlagen, bei denen die zu beizenden Werkstücke im Chargenbetrieb in eine Beizkabine eingestellt und bei geschlossener Beizkabine mit einem Flusssäure enthaltenden Beizmittel besprüht werden, sind beispielswiese aus der EP 1 477583 B1 bekannt. Dabei wird das Flusssäure enthaltende Beizmittel vom Beizmitteltank mittels ansteuerbarer Pumpe zu den Sprühdüsen in der Beizkabine geführt. Das Beizmittel wird dann auf die zu beizenden Werkstücke aufgesprüht und rinnt an den Werkstücken Schwerkraft bedingt nach unten, wo in der Beizkabine ein entsprechendes Sammelbecken zur Rückführung des Beizmittels in den Beizmitteltank angeordnet ist. Pickling processes and systems in which the workpieces to be pickled are placed in a pickling cabin in batch operation and are sprayed with a pickling agent containing hydrofluoric acid with the pickling cabin closed, are known, for example, from EP 1 477583 B1. The pickling agent containing hydrofluoric acid is fed from the pickling agent tank to the spray nozzles in the pickling booth by means of a controllable pump. The pickling agent is then sprayed onto the workpieces to be pickled and runs down the workpieces due to gravity, where a corresponding collecting basin for returning the pickling agent to the pickling agent tank is arranged in the pickling cabin.
Dabei ist das Beizen bei der Verarbeitung von Metallen, insbesondere von Edelmetallen, wie sogenannter VA-Stahl (nicht rostender Stahl) bekannt, da auf dessen Oberfläche häufig eine Mettaloxidschicht oder Zunderschicht gebildet wird, die sowohl das Aussehen wie auch die mögliche Weiterverarbeitung des Materials beeinträchtigt. Bei rostfreiem Stahl haftet diese unerwünschte Schicht sehr fest auf der Oberfläche, sodass aggressive Säuren zum Beizen Verwendung finden. Eine übliche Beizsäuremischung ist Salpetersäure und Flusssäure, die in wässriger Lösung verwendet wird.
Bei diesem sogenannten Spritzbeizverfahren kann die eingesetzte Säuremenge durch das feine Versprühen deutlich reduziert werden, sodass die erforderlichen Genehmigungen für derartige Anlagen leichter zu erreichen sind. Ferner ist es aus der EP 1 477 583 B1 auch bekannt, Beizmittel allein aus Flusssäure in wässriger Lösung zu verwenden, also auf die Zugabe von Salpetersäure zu verzichten. Somit können Umweltschutzbestimmungen leichter eingehalten werden. Pickling is known when processing metals, especially precious metals, such as so-called VA steel (stainless steel), since a metal oxide layer or scale layer is often formed on its surface, which affects both the appearance and the possible further processing of the material . In the case of stainless steel, this undesirable layer adheres very firmly to the surface, so that aggressive acids are used for pickling. A common pickling acid mixture is nitric acid and hydrofluoric acid, which is used in aqueous solution. In this so-called spray pickling process, the amount of acid used can be significantly reduced by fine spraying, so that the necessary permits for such systems can be obtained more easily. It is also known from EP 1 477 583 B1 to use pickling agents made solely from hydrofluoric acid in aqueous solution, that is to say to dispense with the addition of nitric acid. This makes it easier to comply with environmental protection regulations.
Problematisch bei derartigen Beizanlagen ist jedoch die genaue Bestimmung der Beizzeit, also der Einwirkzeit des während der Beizzeit aufgesprühten Beizmittels. Bisher wird die Beizzeit bei derartigen Spritzbeizverfahren vom Anlagenbetreiber nach Erfahrungswerten gewählt. Dabei ist es wichtig, dass der Abtrag der Oxide beim Beizvorgang vollständig erfolgt, um sämtliche Randzonenverfärbungen und Anlauffarben von der Werkstückoberfläche zu entfernen. Dabei wird ein Materialabtrag von ca. 1 bis 3 pm erreicht. Nach einem erfolgreichen Beizen ist die Edelstahloberfläche vollständig blank und weist keine Verfärbungen oder Rückstände mehr auf. Anschließend wird diese reine Oberfläche an der Atmosphäre durch Oxidieren der Chromteilchen an der Oberfläche des Edelstahls wieder geschützt. The problem with such pickling plants, however, is the precise determination of the pickling time, that is to say the exposure time of the pickling agent sprayed on during the pickling time. So far, the pickling time for such spray pickling processes has been selected by the plant operator based on empirical values. It is important that the oxides are completely removed during the pickling process in order to remove all discoloration of the edge zones and tarnishing from the workpiece surface. A material removal of approx. 1 to 3 pm is achieved. After a successful pickling process, the stainless steel surface is completely bare and no longer shows any discoloration or residue. This pure surface is then protected again in the atmosphere by oxidizing the chromium particles on the surface of the stainless steel.
Wird jedoch eine zu kurze Beizzeit gewählt, können noch unerwünschte Randzonenverfärbungen und Anlauffarben oder sonstige Rückstände an der Oberfläche verbleiben, sodass das fertiggestellte Werkstück nicht die erwünschte Oberflächengüte und -reinheit aufweist. Wird andererseits die Beizzeit zu lange gewählt, dürfte ein unerwünscht hoher Materialabtrag vorliegen und darüber hinaus eine zu lange Prozesszeit und damit ein verringerter Materialdurchsatz an der Beizanlage entstehen. If, however, a pickling time that is too short is selected, unwanted discoloration of the edge zones and tarnishing or other residues can remain on the surface, so that the finished workpiece does not have the desired surface quality and purity. If, on the other hand, the pickling time is chosen too long, there is likely to be an undesirably high material removal and, in addition, too long a process time and thus a reduced material throughput at the pickling plant.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein bekanntes Beizverfahren bzw. eine derartige Beizanlage so auszugestalten, dass eine geeignete Beizzeit automatisiert gewählt wird.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Beizverfahren gemäß Anspruch 1 und einer Beizanlage gemäß Anspruch 11. The object of the invention is therefore to design a known pickling process or such a pickling plant in such a way that a suitable pickling time is selected automatically. This object is achieved with a pickling process according to claim 1 and a pickling plant according to claim 11.
Wenn die Temperatur des Beizmittels (TB) gemessen und daraus die geeignete Beizzeit (tB) bestimmt wird, wird aus dem für die zu wählende Beizzeit wichtigsten Parameter, nämlich der Temperatur des aufzusprühenden Beizmittels, eine direkte, automatisierte Zuordnung der geeigneten Beizzeit ermittelt. Dabei wird beispielsweise zu jeder Beiztemperatur bzw. zu jedem Beiztemperaturbereich, beispielsweise in Gradschritten, eine feste Beizzeit zugeordnet. Dies kann über eine Auswerte- und Steuereinheit erfolgen, in der zu den Temperaturbereichen entsprechend geeignete Beizzeiten hinterlegt sind oder ein entsprechender Algorithmus vorliegt, aus dem die geeignete Beizzeit ermittelt wird. If the temperature of the pickling agent (T B ) is measured and the suitable pickling time (t B ) is determined from this, a direct, automated assignment of the suitable pickling time is determined from the most important parameter for the pickling time to be selected, namely the temperature of the pickling agent to be sprayed on. For example, a fixed pickling time is assigned to each pickling temperature or to each pickling temperature range, for example in degree increments. This can be done via an evaluation and control unit in which suitable pickling times are stored for the temperature ranges or a corresponding algorithm is available from which the suitable pickling time is determined.
Ferner wird bevorzugt die Temperatur der zu beizenden Werkstücke beim Einstellen in die Beizkabine gemessen und daraus die geeignete Beizzeit hergeleitet. Damit ist es möglich, dass bei größeren Temperaturunterschieden zwischen den in die Beizkabine einzustellenden zu beizenden Werkstücken und der Temperatur des Beizmittels ein Korrekturwert zur Beizzeit hinzugerechnet bzw. abgezogen wird. Furthermore, the temperature of the workpieces to be pickled is preferably measured when they are placed in the pickling cabin and the suitable pickling time is derived from this. This makes it possible for a correction value to be added to or subtracted from the pickling time in the event of greater temperature differences between the workpieces to be pickled in the pickling booth and the temperature of the pickling agent.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Temperatur der Umgebungsluft in der Beizkabine gemessen und daraus die geeignete Beizzeit hergeleitet wird. Da in der Beizkabine, insbesondere für große, sperrige Werkstücke auch ein erhebliches Luftvolumen enthalten ist, sollte dieses bei der Berechnung der Beizzeit ebenfalls herangezogen werden. Bei größeren Unterschieden zwischen der Temperatur der Umgebungsluft und der Temperatur des Beizmittels sind entsprechende Korrekturbeträge zur Beizzeit hinzuzurechnen oder abzuziehen. Beispielsweise ist in sehr kalter Umgebung damit zu rechnen, dass beim Einstellen der zu beizenden Werkstücke, beispielsweise aus dem Freigelände einer Fabrik in die Beizkabine sowohl die zu beizenden Werkstücke durch das Besprühen mit dem ggf. aufgeheizten Beizmittel, als auch die in der Beizkabine beim Beladen mit den zu beizenden
Werkstücken ausgetauschte und abgekühlte Umgebungsluft aufgewärmt werden muss. Entsprechend kühlt das aufgesprühte Beizmittel erheblich ab, sodass eine deutliche Verlängerung der Beizzeit erforderlich wird. In a further embodiment of the invention it is provided that the temperature of the ambient air in the pickling cabin is measured and the suitable pickling time is derived from this. Since the pickling booth also contains a considerable volume of air, especially for large, bulky workpieces, this should also be taken into account when calculating the pickling time. If there are major differences between the temperature of the ambient air and the temperature of the pickling agent, corresponding correction amounts must be added to or deducted from the pickling time. For example, in a very cold environment, when placing the workpieces to be pickled, for example from the outdoor area of a factory into the pickling cabin, both the workpieces to be pickled by spraying with the possibly heated pickling agent and those in the pickling cabin during loading with the to be bitten Workpieces exchanged and cooled ambient air must be warmed up. Accordingly, the sprayed pickling agent cools down considerably, so that a significant increase in the pickling time is necessary.
Wenn das Gewicht der zu beizenden Werkstücke beim Einstellen in die Beizkabine gemessen und bei der Berechnung der Beizzeit berücksichtigt wird, kann auch die gesamte Wärmekapazität der in die Beizkabine eingestellten zu beizenden Werkstücke bei der Berechnung der zu wählenden Beizzeit, insbesondere in Verbindung mit den entsprechend gemessenen Temperaturen für die zu beizenden Werkstücke sowie das verwendete Beizmittel ermittelt werden. If the weight of the workpieces to be pickled when placed in the pickling booth is measured and taken into account when calculating the pickling time, the total heat capacity of the workpieces to be pickled in the pickling booth can also be used when calculating the pickling time to be selected, especially in connection with the correspondingly measured Temperatures for the workpieces to be pickled and the pickling agent used can be determined.
Dadurch, dass die Flusssäure-Konzentration des Beizmittels gemessen und bei der Berechnung der Beizzeit berücksichtigt wird, kann bei einer Verdünnung des Beizmittels, beispielsweise durch Feuchtigkeitseintrag über nasse, zu beizende Werkstücke oder besonders feuchter Umgebungsluft (Niederschlag) oder bei einer Teilverdunstung eine Konzentrationssteigerung des Beizmittels bei der Berechnung der Beizzeit berücksichtigt werden. Bei einer höheren Flusssäurekonzentration des Beizmittels wird die Beizzeit somit automatisch verringert, während bei einer niedrigeren Flusssäurekonzentration die Beizzeit verlängert wird. Because the hydrofluoric acid concentration of the pickling agent is measured and taken into account when calculating the pickling time, an increase in the concentration of the pickling agent can occur when the pickling agent is diluted, for example due to the entry of moisture from wet workpieces to be pickled or particularly moist ambient air (precipitation) or with partial evaporation be taken into account when calculating the pickling time. With a higher hydrofluoric acid concentration of the pickling agent, the pickling time is automatically reduced, while with a lower hydrofluoric acid concentration the pickling time is extended.
Wenn der Werkstoff der zu beizenden Werkstücke beim Einstellen in die Beizkabine ermittelt und bei der Berechnung der Beizzeit berücksichtigt wird, kann der Werkstoff der zu beizenden Werkstücke messtechnisch überprüft und somit eine Qualitätskontrolle des jeweiligen Beizauftrages gewährleistet und eine Anpassung der Beizzeit auf den jeweiligen Werkstoff automatisiert werden. Beispielsweise ist ein Edelstahl mit der Werkstoffnummer 1.4301 mit einer kürzeren Beizzeit zu bearbeiten, als beispielsweise ein Werkstoff 1.4429. Zum Messen des jeweiligen Werkstoffes sind Werkstoffanalyseeinrichtungen bekannt, die beispielsweise als Laserpistolen ausgebildet sind und über optische Auswerteverfahren den Werkstoff bestimmen.
Dadurch, dass die Wandstärke der zu beizenden Werkstücke beim Einstellen in die Beizkabine ermittelt und bei der Berechnung der Beizzeit berücksichtigt wird, kann die Beizzeit auch auf die Materialstärke der zu beizenden Werkstücke angepasst werden, da sich dünnwandige Werkstücke aufgrund ihrer im Verhältnis zum Gewicht sehr großen Oberfläche schnell an die Umgebungstemperatur und Temperatur des Beizmittels anpassen werden und sehr massive Werkstücke, bei denen sich die Temperatur des Werkstücks an seiner Oberfläche nur langsam an die Temperatur der Umgebung und die Temperatur des Beizmittels anpassen wird, berücksichtigt werden. In Verbindung mit dem gemäß Anspruch 4 bestimmten Gewicht der zu beizenden Werkstücke und dem ermittelten Werkstoff und den daraus herleitbaren Wärmeleitkoeffizienten können somit Modelrechnungen oder analytische Gleichungen zur Temperaturanpassung an der Oberfläche hergeleitet und für die Berechnung der Beizzeit eingesetzt werden. If the material of the workpieces to be pickled is determined when it is placed in the pickling booth and taken into account when calculating the pickling time, the material of the workpieces to be pickled can be checked using measurements, thus ensuring a quality control of the respective pickling order and an adjustment of the pickling time to the respective material can be automated . For example, a stainless steel with the material number 1.4301 can be processed with a shorter pickling time than, for example, a material 1.4429. For measuring the respective material, material analysis devices are known which are designed, for example, as laser pistols and which determine the material using optical evaluation methods. Because the wall thickness of the workpieces to be pickled is determined when they are placed in the pickling cabin and is taken into account when calculating the pickling time, the pickling time can also be adapted to the material thickness of the workpieces to be pickled, since thin-walled workpieces are very large in relation to their weight The surface will quickly adapt to the ambient temperature and the temperature of the pickling agent and very massive workpieces, in which the temperature of the workpiece on its surface will only slowly adapt to the temperature of the environment and the temperature of the pickling agent, are taken into account. In connection with the weight of the workpieces to be pickled and the material determined and the thermal conductivity coefficients derived therefrom, model calculations or analytical equations for temperature adjustment on the surface can be derived and used to calculate the pickling time.
Um die individuellen Wünsche des jeweiligen Auftraggebers auch bei der automatischen Beizzeitwahl berücksichtigen zu können, wird ein Beizfaktor ermittelt und bei der Berechnung der Beizzeit berücksichtigt. Der Beizfaktor gibt quasi an, ob ein normales Beizen, ein starkes Beizen oder eine Abtragbeizen vom Kunden gewünscht wird. Entsprechend wird die automisch ermittelte Beizzeit unter Berücksichtigung des gewählten Beizfaktors angepasst. A pickling factor is determined and taken into account when calculating the pickling time so that the individual wishes of the respective customer can also be taken into account when selecting the automatic pickling time. The pickling factor indicates, as it were, whether normal pickling, strong pickling or removal pickling is desired by the customer. The automatically determined pickling time is adjusted accordingly, taking into account the selected pickling factor.
In weiterer verfahrensgemäßer Ausgestaltung wird die anzuwendende Beizzeit (tB) in Stunden (h) mit der Formel tB(h)= V * Ft * FHF * Fw * FB berechnet, wobei die Faktoren wie folgt definiert sind: In a further embodiment according to the method, the pickling time (t B ) to be used in hours (h) is calculated using the formula t B (h) = V * F t * F H F * F w * F B , the factors being defined as follows:
V Gütefaktor für die Werkstoffqualität mit V quality factor for the material quality with
V=2 bei 30 min herkömmlicher Beizdauer,V = 2 with a conventional pickling time of 30 min,
V=4 bei 60 min herkömmlicher Beizdauer,V = 4 for 60 min conventional pickling time,
V=6 bei 90 min herkömmlicher Beizdauer,V = 6 at 90 min conventional pickling time,
V=8 bei 120 min herkömmlicher Beizdauer; V = 8 with a conventional pickling time of 120 min;
Ft Faktor Temperatur mit Ft = 4 bei Tges = 0° C,
Ft = 2 bei Tges = 10° C, F t factor temperature with F t = 4 at T tot = 0 ° C, F t = 2 at T tot = 10 ° C,
Ft = 1 bei Tges = 20° C, F t = 1 at T tot = 20 ° C,
Ft = 0,5 bei Tges = 30° C, wobei Tges = (Tw + TR + TB) / 3, mit F t ges = 0.5 at T = 30 ° C, wherein Tges = (Tw + TR + TB) / 3, with
Tw = Temperatur der zu beizenden Werkstücke,T w = temperature of the workpieces to be pickled,
TR = Temperatur der Umgebungsluft in der Beizkabine, TB = Temperatur der Beize, T R = temperature of the ambient air in the pickling cabin, T B = temperature of the pickling
FHF Faktor Flusssäure mit F H F factor hydrofluoric acid with
FHF = 3 bei 1 % Flusssäurekonzentration in der Beize,F H F = 3 at 1% hydrofluoric acid concentration in the pickle,
FHF = 2,2 bei 2 % Flusssäurekonzentration in der Beize,F H F = 2.2 at 2% hydrofluoric acid concentration in the pickle,
FHF = 1,6 bei 3 % Flusssäurekonzentration in der Beize,F H F = 1.6 at 3% hydrofluoric acid concentration in the pickle,
FHF = 1,2 bei 4 % Flusssäurekonzentration in der Beize,F H F = 1.2 at 4% hydrofluoric acid concentration in the pickle,
FHF = 1 bei 5 % Flusssäurekonzentration in der Beize,F H F = 1 at 5% hydrofluoric acid concentration in the pickle,
FHF = 0,9 bei 6 % Flusssäurekonzentration in der Beize,F H F = 0.9 at 6% hydrofluoric acid concentration in the pickle,
Fw Faktor Wandstärke F w wall thickness factor
Fw = 0,8 bei 1 mm Wandstärke des Werkstückes, F w = 0.8 with 1 mm wall thickness of the workpiece,
Fw = 0,9 bei 2 mm Wandstärke des Werkstückes, F w = 0.9 with 2 mm wall thickness of the workpiece,
Fw = 1,0 bei 3 mm Wandstärke des Werkstückes, F w = 1.0 with 3 mm wall thickness of the workpiece,
Fw = 1,1 bei 4 mm Wandstärke des Werkstückes, F w = 1.1 with 4 mm wall thickness of the workpiece,
Fw = 1,2 bei 5 mm Wandstärke des Werkstückes, F w = 1.2 with 5 mm wall thickness of the workpiece,
Fw = 1,3 bei 6 mm Wandstärke des Werkstückes, F w = 1.3 with 6 mm wall thickness of the workpiece,
Fw = 1,4 bei 7 mm Wandstärke des Werkstückes, F w = 1.4 with 7 mm wall thickness of the workpiece,
Fw = 1,5 bei 8 mm Wandstärke des Werkstückes, F w = 1.5 with 8 mm wall thickness of the workpiece,
FB Faktor Beizart F B Pickling type factor
FB = 0,5 für leichtes Beizen, F B = 0.5 for light pickling,
FB = 1,0 für normales Beizen, F B = 1.0 for normal pickling,
FB = 1,5 für intensives Beizen, F B = 1.5 for intensive pickling,
FB = 2,0 für Abtragbeizen. F B = 2.0 for pickling.
Dabei wird die Beizzeit aus den gemessenen Werten für die Materialstärke des zu beizenden Werkstückes, der gemessenen Temperaturen des Beizmittels, der Umgebungsluft in der Beizkabine und der Beizmitteltemperatur mit den aus den
gemessenen Werten ableitbaren, entsprechenden Faktoren als anzuwendende Beizzeit in Stunden errechnet. Bei der Zuordnung der Faktoren zu den Messwerten wird für Zwischenwerte extrapoliert. The pickling time is based on the measured values for the material thickness of the workpiece to be pickled, the measured temperatures of the pickling agent, the ambient air in the pickling cabin and the pickling agent temperature with the corresponding factors derived from the measured values are calculated as the pickling time to be applied in hours. When assigning the factors to the measured values, extrapolation is made for intermediate values.
Dadurch, dass Wasserstoffperoxid in den Beizmitteltank nach Messung des Fes- Gehaltes zudosiert wird, wird eine automatische Redoxmessung und Dosierung für die Zugabe von Wasserstoffperoxid in das Beizmittel bereitgestellt. The fact that hydrogen peroxide is metered into the pickling agent tank after measuring the solids content provides automatic redox measurement and metering for adding hydrogen peroxide to the pickling agent.
Die erfindungsgemäße Beizanlage enthält wenigstens drei Temperatursensoren, nämlich einen ersten Temperatursensor zur Bestimmung der Temperatur des Beizmittels im Beizmitteltank oder in einer Zuleitung zu den Sprühdüsen in der Beizkabine, einen zweiten Temperatursensor zur Bestimmung der Temperatur der zu beizenden Werkstücke und einen dritten Temperatursensor zur Bestimmung der Temperatur der Umgebungsluft in der Beizkabine, wobei der erste, zweite und dritte Temperatursensor mit einer Auswerte- und Steuereinheit wirkverbunden sind, um die geeignete Beizzeit zu bestimmen oder zu berechnen. Damit können die wesentlichen Temperatur bedingten Einflüsse auf das Beizergebnis durch eine relativ einfache Sensorik mit einer angeschlossenen Auswerte- und Steuereinheit berücksichtigt und daraus die geeignete Beizzeit ermittelt werden. The pickling system according to the invention contains at least three temperature sensors, namely a first temperature sensor for determining the temperature of the pickling agent in the pickling agent tank or in a feed line to the spray nozzles in the pickling cabin, a second temperature sensor for determining the temperature of the workpieces to be pickled and a third temperature sensor for determining the temperature the ambient air in the pickling booth, the first, second and third temperature sensors being operatively connected to an evaluation and control unit in order to determine or calculate the suitable pickling time. In this way, the essential temperature-related influences on the pickling result can be taken into account using a relatively simple sensor system with a connected evaluation and control unit, and the appropriate pickling time can be determined from this.
Zur Gewichtsbestimmung der zu beizenden Werkstücke ist eine Waage im Zulauf der zu beizenden Werkstücke vorgesehen. Dabei können die zu beizenden Werkstücke beispielsweise auf oder an fahrbaren Gestellen angehängt werden, wobei dann auch diese fahrbaren Gestelle, die in der Beizkabine verbleiben, entsprechend mitzumessen sind. To determine the weight of the workpieces to be pickled, a scale is provided in the feed of the workpieces to be pickled. The workpieces to be pickled can for example be hung on or on mobile racks, in which case these mobile racks, which remain in the pickling booth, also have to be measured accordingly.
Zur Messung der Flusssäurekonzentration des Beizmittels ist eine Analyseeinrichtung zur Messung der Flusssäure-Konzentration des Beizmittels im Beizmitteltank oder in einer Zuleitung zu Sprühdüsen in der Beizkabine angeordnet. To measure the hydrofluoric acid concentration of the pickling agent, an analysis device for measuring the hydrofluoric acid concentration of the pickling agent is arranged in the pickling agent tank or in a feed line to spray nozzles in the pickling cabin.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung detailliert beschrieben.
In dem Ausführungsbeispiel wird ein Edelstahlwerkstück aus 2 mm Edelstahlblech der Güte 1.4301 mit einer Flusssäurebeize in einer Beizkabine durch Sprühbeizen bearbeitet. Die für dieses Werkstück erforderliche Beizzeit wird dabei erfindungsgemäß nach der Formel gemäß Anspruch 9 berechnet. Für ein Edelstahlblech der Güte 1.4301 wird üblicherweise eine 30 minütige Beizzeit nach herkömmlicher, auf Erfahrungen von Beizern basierender Wahl verwendet. Entsprechend ist der Gütefaktor mit 2 zu besetzen. An exemplary embodiment of the invention is described in detail below. In the exemplary embodiment, a stainless steel workpiece made of 2 mm stainless steel sheet of the quality 1.4301 is processed with a hydrofluoric acid pickle in a pickling cabin by spray pickling. The pickling time required for this workpiece is calculated according to the invention using the formula according to claim 9. For a stainless steel sheet of quality 1.4301, a pickling time of 30 minutes is usually used according to a conventional choice based on experience with pickling agents. Accordingly, the quality factor has to be assigned 2.
Die Temperatur des Werkstücks beträgt nach einer entsprechenden Temperaturmessung TW=10°C. Beispielsweise wird die Temperatur mit einem Infrarot-Oberflächentemperatur-Messgerät automatisch beim Einstellen des zu beizenden Werkstückes in die Beizkabine erfasst. Die Raumlufttemperatur beträgt TR=15°C, die von einem Raumtemperatursensor erfasst wird. Ferner beträgt die Beizmitteltemperatur, gemessen im Beizmittelvorratstank mit einem säurefesten Temperatursensor in der Flüssigkeit, TB=20°C. Der Temperaturdurchschnittswert ergibt sich daraus als Tges=150C und somit als anzunehmende Temperatur zur Auswahl des Faktors Temperatur FT=1 ,5. The temperature of the workpiece is T W = 10 ° C. after a corresponding temperature measurement. For example, the temperature is automatically recorded with an infrared surface temperature measuring device when the workpiece to be pickled is placed in the pickling cabin. The room air temperature is T R = 15 ° C, which is recorded by a room temperature sensor. Furthermore, the dressing agent temperature, measured in the dressing agent storage tank with an acid-proof temperature sensor in the liquid, is T B = 20 ° C. The average temperature value results from this as T tot = 15 ° C. and thus as the temperature to be assumed for the selection of the temperature factor F T = 1.5.
Wie bereits eingangs erwähnt, beträgt die Konzentration der Flusssäure im Beizmittel 4 %, woraus sich ein Faktor Flusssäure FHF=1,2 ergibt. Wie eingangs beschrieben, geht die Materialstärke mit 2 mm und somit mit einem Faktor Wandstärke Fw=0,9 in die Berechnung ein. Darüber hinaus wird von der gewünschten Beizart eine normale Beizung entsprechend dem Faktor Beizart Fb=1 ausgewählt. Diese Auswahl kann automatisiert über die Auftragsdaten zum zu beizenden Werkstück in die Anlagensteuerung übertragen werden. As already mentioned at the beginning, the concentration of hydrofluoric acid in the pickling agent is 4%, which results in a hydrofluoric acid factor F HF = 1.2. As described at the beginning, the material thickness is included in the calculation with 2 mm and thus with a factor of wall thickness F w = 0.9. In addition, a normal pickling is selected from the desired pickling type according to the pickling type factor F b = 1. This selection can be automatically transferred to the system control via the order data for the workpiece to be pickled.
Damit ist eine Gesamtbeizzeit von tB=3,24 h berechnet. A total pickling time of t B = 3.24 h is thus calculated.
Entsprechend wird das zu beizende Werkstück in die Beizkabine eingehängt und für 3 % Stunden unter den voran genannten Bedingungen gebeizt. Das Beizergebnis entspricht aufgrund der gemessenen und auf die Anlagensteuerung übertragenen Werte stets dem gewünschten Beizgrad und ist auch unter
unterschiedlichen Randbedingungen, insbesondere anderen Temperaturen, einer etwas geringeren oder stärkeren Flusssäurekonzentration im Beizmittel und dergleichen stets vergleichbar. Aufgrund der gemessenen Randbedingungen und der entsprechend zugeordneten Faktoren kann somit stets die richtig anzuwendende Beizdauer angewendet werden. Dabei ist es bevorzugt, dass die Messwerte direkt an eine Steuereinheit übertragen werden, in der der Rechenmodus und die zugeordneten Faktoren hinterlegt sind, sodass stets die richtige Beizdauer automatisch an der Beizvorrichtung ausgeführt wird.
Accordingly, the workpiece to be pickled is hooked into the pickling cabin and pickled for 3% hours under the aforementioned conditions. Due to the values measured and transferred to the system control, the pickling result always corresponds to the desired degree of pickling and is also below different boundary conditions, in particular other temperatures, a slightly lower or higher hydrofluoric acid concentration in the pickling agent and the like are always comparable. Due to the measured boundary conditions and the correspondingly assigned factors, the correct pickling time can always be used. It is preferred that the measured values are transmitted directly to a control unit in which the calculation mode and the associated factors are stored, so that the correct pickling time is always carried out automatically on the pickling device.
Claims
1. Beizverfahren zum Beizen von Werkstücken aus Stahl, insbesondere Edelstahl, im Chargenbetrieb, bei dem ein Flusssäure enthaltendes Beizmittel aus einem Beizmitteltank auf die in einer Beizkabine vorgehaltenen Werkstücke aufgesprüht wird, wobei zur Erzielung eines gewünschten Beizeffektes auf den Oberflächen der zu beizenden Werkstücke eine geeignete Beizzeit (tB) zu wählen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Beizmittels (TB) gemessen und daraus die geeignete Beizzeit (tB) bestimmt wird. 1. Pickling process for pickling workpieces made of steel, in particular stainless steel, in batch operation, in which a pickling agent containing hydrofluoric acid is sprayed from a pickling agent tank onto the workpieces held in a pickling cabin, with a suitable pickling effect to achieve a desired pickling effect on the surfaces of the workpieces to be pickled Pickling time (t B ) is to be selected, characterized in that the temperature of the pickling agent (T B ) is measured and the suitable pickling time (t B ) is determined from this.
2. Beizverfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der zu beizenden Werkstücke (Tw) beim Einstellen in die Beizkabine gemessen und daraus die geeignete Beizzeit hergeleitet wird. 2. Pickling process according to claim 1, characterized in that the temperature of the workpieces (T w ) to be pickled is measured when they are placed in the pickling cabin and the suitable pickling time is derived from this.
3. Beizverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Umgebungsluft in der Beizkabine gemessen und daraus die geeignete Beizzeit hergeleitet wird. 3. Pickling process according to claim 1 or 2, characterized in that the temperature of the ambient air in the pickling cabin is measured and the suitable pickling time is derived therefrom.
4. Beizverfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht der zu beizenden Werkstücke beim Einstellen in die Beizkabine gemessen und bei der Berechnung der Beizzeit berücksichtigt wird. 4. Pickling process according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the weight of the workpieces to be pickled is measured when they are placed in the pickling cabin and is taken into account when calculating the pickling time.
5. Beizverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flusssäure-Konzentration des Beizmittels gemessen und bei der Berechnung der Beizzeit berücksichtigt wird. 5. Pickling process according to one of the preceding claims, characterized in that the hydrofluoric acid concentration of the pickling agent is measured and taken into account when calculating the pickling time.
6. Beizverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der zu beizenden Werkstücke beim
Einstellen in die Beizkabine ermittelt und bei der Berechnung der Beizzeit berücksichtigt wird. 6. Pickling method according to one of the preceding claims, characterized in that the material of the workpieces to be pickled when Setting in the pickling booth is determined and taken into account when calculating the pickling time.
7. Beizverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der zu beizenden Werkstücke beim Einstellen in die Beizkabine ermittelt und bei der Berechnung der7. Pickling process according to one of the preceding claims, characterized in that the wall thickness of the workpieces to be pickled is determined when placing in the pickling cabin and when calculating the
Beizzeit berücksichtigt wird. Pickling time is taken into account.
8. Beizverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Beizfaktor ermittelt und bei der Berechnung der Beizzeit berücksichtigt wird. 8. Pickling process according to one of the preceding claims, characterized in that a pickling factor is determined and taken into account when calculating the pickling time.
9. Beizverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beizzeit (tB) in Stunden (h) mit der Formel tB(h)= V * Ft * FHF * Fw * FB berechnet wird, wobei die Faktoren wie folgt definiert sind: 9. Pickling process according to one of the preceding claims, characterized in that the pickling time (t B ) in hours (h) is calculated with the formula t B (h) = V * F t * FHF * Fw * F B , the factors are defined as follows:
V Gütefaktor für die Werkstoffqualität mit V quality factor for the material quality with
V=2 bei 30 min herkömmlicher Beizdauer,V = 2 with a conventional pickling time of 30 min,
V=4 bei 60 min herkömmlicher Beizdauer,V = 4 for 60 min conventional pickling time,
V=6 bei 90 min herkömmlicher Beizdauer,V = 6 at 90 min conventional pickling time,
V=8 bei 120 min herkömmlicher Beizdauer; V = 8 with a conventional pickling time of 120 min;
Ft Faktor Temperatur mit Ft = 4 bei Tges = 0° C, F t factor temperature with F t = 4 at T tot = 0 ° C,
Ft = 2 bei Tges = 10° C, F t = 2 at T tot = 10 ° C,
Ft = 1 bei Tges = 20° C, F t = 1 at T tot = 20 ° C,
Ft = 0,5 bei Tges = 30° C, wobei Tges = (Tw + TR + TB) / 3, mit F t = 0.5 at T tot = 30 ° C, where T tot = (Tw + T R + T B ) / 3, with
Tw = Temperatur der zu beizenden Werkstücke,T w = temperature of the workpieces to be pickled,
TR = Temperatur der Umgebungsluft in der Beizkabine, TB = Temperatur der Beize, T R = temperature of the ambient air in the pickling cabin, T B = temperature of the pickling
FHF Faktor Flusssäure mit F H F factor hydrofluoric acid with
FHF = 3 bei 1 % Flusssäurekonzentration in der Beize,
FHF = 2,2 bei 2 % Flusssäurekonzentration in der Beize,F H F = 3 at 1% hydrofluoric acid concentration in the pickle, F H F = 2.2 at 2% hydrofluoric acid concentration in the pickle,
FHF = 1,6 bei 3 % Flusssäurekonzentration in der Beize,F H F = 1.6 at 3% hydrofluoric acid concentration in the pickle,
FHF = 1,2 bei 4 % Flusssäurekonzentration in der Beize,F H F = 1.2 at 4% hydrofluoric acid concentration in the pickle,
FHF = 1 bei 5 % Flusssäurekonzentration in der Beize,F H F = 1 at 5% hydrofluoric acid concentration in the pickle,
FHF = 0,9 bei 6 % Flusssäurekonzentration in der Beize,F H F = 0.9 at 6% hydrofluoric acid concentration in the pickle,
Fw Faktor Wandstärke F w wall thickness factor
Fw = 0,8 bei 1 mm Wandstärke des Werkstückes, F w = 0.8 with 1 mm wall thickness of the workpiece,
Fw = 0,9 bei 2 mm Wandstärke des Werkstückes, F w = 0.9 with 2 mm wall thickness of the workpiece,
Fw = 1,0 bei 3 mm Wandstärke des Werkstückes, F w = 1.0 with 3 mm wall thickness of the workpiece,
Fw = 1,1 bei 4 mm Wandstärke des Werkstückes, F w = 1.1 with 4 mm wall thickness of the workpiece,
Fw = 1,2 bei 5 mm Wandstärke des Werkstückes, F w = 1.2 with 5 mm wall thickness of the workpiece,
Fw = 1,3 bei 6 mm Wandstärke des Werkstückes, F w = 1.3 with 6 mm wall thickness of the workpiece,
Fw = 1,4 bei 7 mm Wandstärke des Werkstückes, F w = 1.4 with 7 mm wall thickness of the workpiece,
Fw = 1,5 bei 8 mm Wandstärke des Werkstückes, F w = 1.5 with 8 mm wall thickness of the workpiece,
FB Faktor Beizart F B Pickling type factor
FB = 0,5 für leichtes Beizen, F B = 0.5 for light pickling,
FB = 1,0 für normales Beizen, F B = 1.0 for normal pickling,
FB = 1,5 für intensives Beizen, F B = 1.5 for intensive pickling,
FB = 2,0 für Abtragbeizen. F B = 2.0 for pickling.
10. Beizverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserstoffperoxid in den Beizmitteltank nach Messung des Fe3-Gehaltes zudosiert wird. 10. Pickling process according to one of the preceding claims, characterized in that hydrogen peroxide is metered into the pickling agent tank after measuring the Fe 3 content.
11. Beizanlage zum Beizen von Werkstücken aus Stahl, insbesondere Edelstahl, im Chargenbetrieb, bei dem ein Flusssäure enthaltendes Beizmittel aus einem Beizmitteltank auf die in einer Beizkabine vorgehaltenen Werkstücke aufgesprüht wird, wobei zur Erzielung eines gewünschten Beizeffektes auf den Oberflächen der zu beizenden Werkstücke eine geeignete Beizzeit zu wählen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Temperatursensor zur Bestimmung der Temperatur des Beizmittels im Beizmitteltank oder in einer Zuleitung zu
Sprühdüsen in der Beizkabine, ein zweiter Temperatursensor zur Bestimmung der Temperatur der zu beizenden Werkstücke und ein dritter Temperatursensor zur Bestimmung der Temperatur der Umgebungsluft in der Beizkabine vorgesehen sind, wobei der erste, zweite und dritte Temperatursensor mit einer Auswerte- und11. Pickling plant for pickling workpieces made of steel, especially stainless steel, in batch operation, in which a pickling agent containing hydrofluoric acid is sprayed from a pickling agent tank onto the workpieces held in a pickling cabin, with a suitable pickling effect to achieve a desired pickling effect on the surfaces of the workpieces to be pickled Pickling time is to be selected, characterized in that a first temperature sensor for determining the temperature of the pickling agent in the pickling agent tank or in a supply line to Spray nozzles are provided in the pickling cabin, a second temperature sensor for determining the temperature of the workpieces to be pickled and a third temperature sensor for determining the temperature of the ambient air in the pickling cabin, the first, second and third temperature sensors having an evaluation and
Steuereinheit wirkverbunden sind, um die geeignete Beizzeit zu bestimmen oder zu berechnen. Control unit are operatively connected to determine or calculate the appropriate pickling time.
12. Beizanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Waage zur Bestimmung des Gewichtes der zu beizenden Werkstücke nahe der Beizkabine angeordnet ist. 12. Pickling plant according to claim 11, characterized in that a scale for determining the weight of the workpieces to be pickled is arranged near the pickling booth.
13. Beizanlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Analyseeinrichtung zur Messung der Flusssäure-Konzentration des Beizmittels im Beizmitteltank oder in einer Zuleitung zu Sprühdüsen in der Beizkabine angeordnet ist. 13. Pickling plant according to claim 11 or 12, characterized in that an analysis device for measuring the hydrofluoric acid concentration of the pickling agent is arranged in the pickling agent tank or in a feed line to spray nozzles in the pickling cabin.
14. Beizanlage nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Werkstoffanalyseeinrichtung zur Bestimmung des Werkstoffes der zu beizenden Werkstücke nahe der Beizkabine angeordnet ist. 14. Pickling plant according to claim 11, 12 or 13, characterized in that a material analysis device for determining the material of the workpieces to be pickled is arranged near the pickling cabin.
15. Beizanlage nach Anspruch 11, 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zudosierung von Wasserstoffperoxid in das Beizmittel eine Mess- und Dosiervorrichtung mit einem Wasserstoffperoxid-Vorratstank dem Beizmitteltank zugeordnet ist.
15. Pickling plant according to claim 11, 12, 13 or 14, characterized in that for metering hydrogen peroxide into the pickling agent, a measuring and metering device with a hydrogen peroxide storage tank is assigned to the pickling agent tank.
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