Verfahren zur Oberflächenbehandlung von aus Edelstahl bestehendem Behandlungsgut

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von aus Edelstahl bestehendem, insbesondere bandförmigen Behandlungsgut, bei dem das Behandlungsgut in mindestens einem Behälter mit einer Beizlösung behandelt und anschließend gespült wird.
Um bei einem solchen Verfahren zu erreichen, daß die mechanische Vorbehandlung entfallen kann, und daß eine verhältnismäßig preiswerte Säure mit besonders guter Regenerierbarkeit einsetzbar ist, die abwasserfrei arbeitet und dabei sicherstellt, daß bei dem Beizverfahren keine Rauhigkeitswerte von mehr als 3 µm auftreten, wird als Beizlösung eine Salzsäure als einzige Säure enthaltende Lösung verwendet und das Behandlungsgut zumindest in mindestens einem Behälter mindestens einer Spritzbehandlung mit der Salzsäure enthaltenden Beizlösung unterzogen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von aus Edelstahl bestehendem, insbesondere bandförmigen Behandlungsgut, bei dem das Behandlungsgut in mindestens einem Behälter mit einer Beizlösung behandelt und anschließend gespült wird.

[0002] Edelstähle, dies sind nicht rostende bzw. rostbeständige, legierte Stähle, müssen zur Erreichung einer optimalen chemischen Beständigkeit eine metallisch saubere Oberfläche mit geringer Rauhtiefe besitzen. Um diese zu erreichen, müssen die bei der Warmformgebung bzw. Wärmebehandlung entstandenen Zunderschichten und Anlauffarben entfernt werden, da dieselben die Ausbildung einer korrosionshemmenden Passivschicht beeinträchtigen. Auch bei Edelstählen werden die Zunderschichten und Anlauffarben durch einen Beizvorgang beseitigt. Bei einem solchen Beizvorgang ist jedoch zu berücksichtigen, daß das Grundmetall gegenüber einem Säureangriff verhältnismäßig beständig ist und daß bei einem stärkeren Angriff der Säure die Oberfläche nicht gleichmäßig, sondern stellenweise stärker abgetragen wird. Die vorhandene Zunderschicht haftet auf dem Grundmetall verhältnismäßig stark und ist daher erheblich schwieriger und nur mit erhöhtem Aufwand zu beseitigen. Weiterhin ist bei Edelstählen zu berücksichtigen, daß die Zunderschicht neben den Eisenoxiden auch noch Oxide der Legierungsmetalle und Mischoxide enthält. Ferner ist zu berücksichtigen, daß für die Beizbarkeit von Edelstählen auch der Gefügezustand, der austenitisch, ferritisch, martensitisch, austenitisch-ferritisch und ferritisch-martensitisch sein kann, von Bedeutung ist. Unter Berücksichtigung dieser Umstände wird ein aus Edelstahl bestehendes Band zunächst durch einen Strahl- und Bürstvorgang mechanisch entzundert. Anschließend wird das Band, je nach dem Gefügezustand, in mehreren Behältern mit unterschiedlichen Beizlösungen, wie Schwefel-säure, Flußsäure und Zusätzen ohne Salpetersäure, Mischsäure (Flußsäure-Salpetersäure-Gemisch) oder in elektrolytischen Bädern von Schwefelsäure oder Neutralsalzen gebeizt. Nach einer ausreichenden Spülung wird dann das Edelstahlband passiviert.

[0003] Aufgrund der verwendeten Beizlösungen ist das Beizen von aus Edelstahl bestehendem Behandlungsgut verhältnismäßig aufwendig. Dies gilt auch für die Aufarbeitung bzw. Regenerierung von verbrauchten Beizlösungen. Ferner ist zu berücksichtigen, daß bei der Aufbereitung bzw. Regenerierung der Beizlösungen Schlamm anfällt, der kostbaren Deponieraum benötigt. Darüberhinaus arbeiten die bisher zum Beizen von Edelstahl eingesetzten Beizverfahren nicht abwasserfrei.

[0004] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von aus Edelstahl bestehendem, insbesondere bandförmigem Behandlungsgut aufzuzeigen, bei dem die mechanische Vorbehandlung entfallen kann, eine verhältnismäßig preiswerte Säure mit besonders guter Regenerierbarkeit einsetzbar ist und welches abwasserfrei arbeitet. Dabei soll jedoch sichergestellt sein, daß bei dem Beizverfahren keine Rauhigkeitswerte von mehr als 3 µm auftreten.

[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen, daß als Beizlösung eine Salzsäure als einzige Säure enthaltende Lösung verwendet und das Behandlungsgut zumindest in mindestens einem Behälter mindestens einer Spritzbehandlung mit der Salzsäure enthaltenden Beizlösung unterzogen wird.

[0006] Salzsäure ist zwar als Beizlösung allgemein bekannt, wird jedoch zum Beizen von Edelstahl bisher nicht eingesetzt. Dies hängt damit zusammen, daß beim Beizen von Edelstahl mittels Salzsäure die Gefahr der sogenannten Spaltriß- und/ oder interkristallinen Korrosion besteht, da die entstehenden Flouride normalerweise den Edelstahl angreifen.

[0007] Umfangreiche Versuche haben jedoch ergeben, daß diese Gefahren bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht bestehen. Das Spritzbeizen mit einer ausschließlich Salzsäure als Säure enthaltenden Lösung hat einen verhältnismäßig hohen Wirkungsgrad. Durch den Spritzvorgang wird eine besonders glatte Oberfläche des Behandlungsgutes erzielt, die eine Rauhigkeit von mehr als 3 µm nicht überschreitet. Die ausschließlich Salzsäure als Säure enthaltende Beizlösung ist verhältnismäßig preiswert, gut regenerierbar und ermöglicht eine abwasserfreie Oberflächenbehandlung.

[0008] Weitere Merkmale eines Verfahrens gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 14 offenbart.

[0009] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

[0010] In dieser Zeichnung ist das Verfahrensschema einer Anlage zur Oberflächenbehandlung eines aus Edelstahl bestehenden Bandes 1 gezeigt, welches entweder direkt von einer Walzenstraße zugeführt oder von einem nicht dargestellten Bund abgewickelt wird. Dieses Band 1 wird im gewählten Ausführungsbeispiel zunächst durch einen Behandlungsbehälter 2 geführt, in dem das Band mittels einer Salzsäure als einzige Säure enthaltenden Lösung elektrolytisch gebeizt wird. Dabei kann dieses elektrolytische Beizen als eine Art Vorbeizen bezeichnet werden, so daß eine bisher vorgenommene mechanische Entzunderung entfallen kann.

[0011] In den Fign. 2 und 3 der Zeichnung ist der Behandlungsbehälter 2 jeweils vergrößert, jedoch ebenfalls nur schematisch dargestellt. Gemäß der Fig. 2 der Zeichnung besteht der Behandlungsbehälter 2 aus mehreren hintereinander ausgebildeten Abteilen bzw. Elektrolysezellen 3 mit den einzelnen Elektroden 4. Dabei bilden die einzelnen Elektroden 4 in den aufeinanderfolgenden Elektrolysezellen 3 jeweils abwechselnd die Anode und die Kathode, während das Band 1 dann in den entsprechenden Elektrolysezellen 3 ebenfalls abwechselnd die Kathode und die Anode ist, d.h., hier findet ein wechselweises kathodisches und anodisches Beizen statt. Über einen an sich bekannten Polumschalter bzw. Polwendeschalter kann bedarfsweise die Polarität der Elektroden 4 der aufeinanderfolgenden Abteile bzw. Elektrolysezellen 3 in verhältnismäßig kurzen Zeiträumen, beispielsweise innerhalb von 1 bis 2 Sekunden, geändert werden.

[0012] Die Fig. 3 der Zeichnung zeigt den Behandlungsbehälter 2, bei dem das Beizen mit dem sogenannten Mittelleiterverfahren erfolgt. Hier ist der Behandlungsbehälter 2 ebenfalls in einzelne Elektrolysezellen 3 bzw. Abteile mit wechselseitiger Anordnung der Kathoden und Anoden unterteilt. Auch dies führt dazu, daß das Stahlband 1 beim Durchzug einem wiederholten Wechsel der Polarität unterliegt, wodurch die Wasserstoffbeladung und die damit verbundene Beizsprödigkeit vermieden werden. Das Freiwerden von Chlorgasen wird durch die wechselnde Polarität der Elektroden vermieden.

[0013] Der Behandlungsbehälter 2 ist sowohl bei der Ausgestaltung nach der Fig. 2 als auch nach der Fig. 3 mit einer Beizlösung gefüllt, die ausschließlich Salzsäure als Säure enthält, wobei die Beizlösung etwa 70 - 140 Gramm, vorteilhaft etwa 90 - 120 Gramm, freie Salzsäure pro Liter Beizlösung enthält. Die Temperatur der Beizlösung beträgt etwa 50 - 95°C, vorteilhaft etwa 70 - 85°C. Die Stromdichte beträgt bei der elektrolytischen Behandlung etwa 3 bis 40 A/dm², vorteilhaft etwa 20 A/dm². Die als Elektrolyt wirkende Beizlösung sollte einen Eisenchloridgehalt von etwa 30 - 200 Gramm pro Liter aufweisen.

[0014] Im Anschluß an den Behandlungsbehälter 2 gelangt das Stahlband 1 in einen weiteren Behandlungsbehälter 5, der als Tauchbeizbehälter ausgebildet ist und der ebenfalls eine ausschließlich Salzsäure enthaltende Beizlösung aufnimmt. Hier ist es vorteilhaft, wenn die Beizlösung im Gegenstrom zur Bewegungsrichtung des Stahlbandes 1 geführt wird. Auch in diesem Behandlungsbehälter 5 weist die Beizlösung in etwa die gleiche Konzentration und die gleiche Temperatur wie im Behandlungsbehälter 2 auf. Bedarfsweise kann zwischen dem Behandlungsbehälter 2 und dem Behandlungsbehälter 5 ein nicht dargestellter Behandlungsbehälter angeordnet sein, der als sogenannter Spritzbehandlungsbehälter 6 ausgebildet ist, wie er im vorliegenden Fall dem Behandlungsbehälter 5 nachgeordnet ist.

[0015] In dem dem Behandlungsbehälter 5 nachgeordneten Behandlungsbehälter 6 wird das Stahlband 1 mittels einer ebenfalls ausschließlich Salzsäure enthaltenden Beizlösung unter Druck bespritzt. Auch die hier aufgespritzte Beizlösung ist mit den Beizlösungen der Behandlungsbehälter 2 und 5 identisch.

[0016] Im Anschluß an den Behandlungsbehälter 6 gelangt das Stahlband 1 zu einem Spülbehälter 7, in dem alle noch auf dem Stahlband 1 befindlichen Restchloride entfernt werden. In dem Spülbehälter 7 wird in vorteilhafter Weise voll entsalztes Wasser verwendet. Der Spülbehälter 7 kann entweder als Tauch- und/oder Spritzbehälter ausgebildet sein.

[0017] Im Anschluß an den Spülbehälter 7 wird dann das Stahlband 1 noch durch eine Passivierungsanlage 8 geführt, in der vorzugsweise Wasserstoffperoxid aufgebracht wird. Danach muß das Stahlband 1 nur noch getrocknet werden.

[0018] In Abänderung des erläuterten Ausführungsbeispieles ist es möglich, nur eine Spritzbehandlung des Stahlbandes 1 in mindestens einem Behälter 6 durchzuführen. Dabei kann diese Spritzbehandlung zusätzlich entweder nur mit einer Tauchbehandlung oder nur einer elektrolytischen Behandlung kombiniert werden. Bedarfsweise kann nach der Spritzbehandlung gemäß dem erläuterten Ausführungsbeispiel noch eine weitere Tauchbehandlung erfolgen, wobei sich an dieselbe dann eine weitere Spritzbehandlung anschließen kann.

Ansprüche

1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von aus Edelstahl bestehendem, insbesondere bandförmigen Behandlungsgut, bei dem das Behandlungsgut in mindestens einem Behälter mit einer Beizlösung behandelt und anschließend gespült wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Beizlösung eine Salzsäure als einzige Säure enthaltende Lösung verwendet und das Behandlungsgut zumindest in mindestens einem Behälter mindestens einer Spritzbehandlung mit der Salzsäure enthaltenden Beizlösung unterzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Behandlungsgut vor der Spritzbehandlung elektrolytisch behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Behandlungsgut in einem Behälter zwischen sich weitgehend als Anoden und Kathoden abwechselnden Elektrodenpaaren behandelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dem Behandlungsgut zugeordneten Elektrodenpaare in verhältnismäßig kurzen Zeitabständen umgepolt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 und/oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dem Behandlungsgut zugeordneten Elektroden über das sogenannte Mittelleiterverfahren mit Gleichstrom beaufschlagt werden.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Elektrolyt bildende Beizlösung etwa 30 bis 200 Gramm Eisenchlorid pro Liter Beizlösung enthält.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Behandlungsgut vor und/oder nach der Spritzbehandlung mindestens einer Tauchbehandlung unterzogen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Tauchbehandlung des Behandlungsgutes die Beizlösung zumindest weitgehend im Gegenstrom geführt wird.

9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Beizlösung etwa 70 bis 140 Gramm freie Salzsäure pro Liter Beizlösung enthält.

10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Beizlösung eine Temperatur von etwa 50 bis 90°C aufweist.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das elektrolytische Beizen mit einer Stromdichte von etwa 3 bis 40 A/dm² durchgeführt wird.

12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die sich an den letzten Beizbehälter anschließende Spülung des Behandlungsgutes mit voll entsalztem Wasser durchgeführt wird.

13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich an die Spülung des Behandlungsgutes eine Passivierung anschließt.

14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Passivierung des Behandlungsgutes vorzugsweise mit Wasserstoffperoxid durchgeführt wird.

Zeichnung