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Verfahren zur kontinuierlichen Oberflächenbehandlung eines biegsamen Bandes beliebiger Breite, insbesondere eines
Metallbandes
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Gegenstand der Erfindung ist es, die bisherigen Verfahren zu verbessern, u. zw. dadurch, dass einerseits die Behandlung von beliebigen Bandbreiten möglich ist, ohne dass nur eine teilweise Ausnutzung der Kapazität der Vorrichtung stattfindet, wenn das Band sehr schmal ist. Anderseits kann die Durchlaufgeschwindigkeit des Bandes derart gesteigert werden, dass das Tempo besonders schnellaufenden Nachbearbeitungsmaschinen, wie z. B. Kaltwalzen, ohne weiteres angepasst werden kann. Ferner brauchen die Bander bei einem ungewollten Stillstand der Nachbearbeitungsmaschinen nicht aus dem Säurebad gehoben werden, um sie vor zu grossem Säureangriff zu schützen. Im übrigen ist der Personalbedarf zur Durchführung des Verfahrens sehr gering bei zugleich grösster Kapazität der Anlage.
Der Raumbedarf solcher nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitenden Anlagen ist äusserst gering und die Oberflächenbehandlung ist mit kleinem Aufwand sehr leicht zu steuern. Ferner entfallen die bisher erforderlichen Speicher, die vor den bekannten Anlagen vorgeschaltet werden mussten, da nunmehr die Oberflächenbehandlung jederzeit unterbrochen werden kann.
Weitere Vorzüge des erfindungsgemässen Verfahrens sind folgende : Beim Sprühbeizen werden zusätzlich durch die mechanische Wirkung des Strahles Zunderteilchen abgeschlagen. Diese Zunderteilchen werden abgefangen, ehe sie von der Säure aufgelöst werden können. Hiedurch wird gegenüber dem bisherigen Verfahren eine erhebliche Säureersparnis erreicht.
Die bedeutend grössere Geschwindigkeit beim Sprühbeizen war bisher mit hohen Regenerierungskosten der Säure verbunden, da die Abbeizen nur ungenügend mit Salzen angereichert waren. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren lässt sich durch Verteilung des Beizvorganges in mehrere Kammern und dem Säurelauf von Kammer zu Kammer der Salzgehalt der Lösung beliebig anreichern, wodurch sich am Ende der hochgradige Salzgehalt leichter wieder auskristallisieren lässt. Trotzdem kann das auslaufende Band durch Führung desselben im Gegenstrom zur Säure mit Frischsäure gebeizt werden. Dadurch wird eine Salzanlagerung auf der Oberfläche des Bandes vermieden. Die Beizung kann durch Erhöhung bzw. Erniedrigung des Strahldruckes und durch das Tempo des Bandvorschubes beliebig gesteuert und jederzeit unterbrochen werden.
Um beim Unterbrechen des Bandvorschubes eine Nachreaktion der Säure auf dem Band zu vermeiden, ist eine Spülvorrichtung vorgesehen, die z. B. aus zwischen den Säuredüsen angebrachten Wasserdüsen bestehen kann. Beim Stillstand des Bandes werden die Säuredüsen automatisch geschlossen und die Wasserdüsen geöffnet.
Durch den Fortfall der Beizbäder verringert sich die Menge der Betriebssäure erheblich. Da ausserdem der Säureverbrauch durch die Ausfiltrierung oder anderweitige Entfernung eines Teiles des Zunders gesenkt wird, können derartige Anlagen mit wertvolleren Säuren z. B. Phosphorsäurebetriebenwerden, was bisher wegen der hohen Kosten derselben nicht möglich war.
Alle Lager und Antriebsvorrichtungen, Schwenkvorrichtungen für die Walzen, Kammern od. dgl. können durch Unterbringung derselben in einem ausserhalb der Kammern befindlichen Gestell leicht vor einem Säureangriff geschützt werden. Bei einer solchen Anordnung sind auch Reparaturen einfach durchführbar. Undichtigkeiten an der Walzenabdichtung werden leicht erkannt. Die Dichtungen der Walzen sind einfacher Art, da diese keinem Flüssigkeitsdruck ausgesetzt sind. Das Innere der Kammern, die Walzen, Spritzdüsen und die Walzendichtungen können aus nichtkorrodierendem Material oder nichtkorrodierenden Überzügen, z. B. aus Kunststoffen, bestehen.
Bei dem bisherigen Beizverfahren betrug selbst bei Anwendung einer Regeneration der gebrauchten Beizbäder der Säureverlust durch Spülung 10 - 20go der stöchiometrisch erforderlichen Säuremenge. Das kam daher, dass der Anfall an Spülwassern bedeutend höher war, als die durch Verdampfungsverluste erfotderlichen Ersatzwassermengen. Die restlichen Spülwasser mussten bei diesen Anlagen neutralisiert werden, was mit hohen Kosten verbunden war.
Beim erfindungsgemässen Verfahren ist es möglich, die anfallende Spülwassermenge genau der erforderlichen Ersatzwassermenge anzupassen. Damit entfallen die Neutralisations- und zusätzlichen Säurekosten.
Diese vielen Vorzüge des erfindungsgemässen Verfahrens werden unter anderem dadurch erreicht, dass das zu bearbeitende Band in Schlaufen über Walzen läuft und jede Halbschlaufe durch eine oder mehrere Kammern geführt wird, in welchen das Band mittels Düsen oder andern Auftragsvorrichtungen beschickt wird und das aufgebrachte oder zuviel aufgebrachte Behandlungsgut in jeder Kammer wieder zurückgewonnen und besonderen Reinigungsvorrichtungen zugeführt wird. In Anwendung dieses Verfahrens auf das Beizen von Metallbändern besteht die Reinigungsvorrichtung aus einer Zentrifuge, einem Filter od. dgl., die den ungelösten Anteil des Zunders aus der Säure entfernt, wodurch der zu regenerierende Teil der Säure verringert wird.
Zur Erleichterung der Regenerierbarkeit der Säure wird dieselbe von Kammer zu Kammer gepumpt, bis sie genügend mit gelösten Salzen angereichert ist.
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Das Verfahren Ist aber auch In sinngemässer Abwandlung geeignet für die Beschickung von Bändern z. B. durch Aufdampfen von Metallen, durch Aufspritzen von Farben oder Farbstreifen, Imprägnierungsmitteln, Kunststoffen, Klebstoffen, bituminösen Stoffen od. dgl. Hiebei müssen naturgemäss die Auftragsvorrichtungen, Filteranlagen und Pump- oder Förderanlagen dem Zweck entsprechend ausgebildet sein.
Um die Kapazität der Anlage auch bei schmalen Bändern ausnützen zu können, werden breite Bänder senkrecht. schmale Bänder in mehreren Gängen schräg über die Walzen geführt. Die Schrägaufwicklung der Bänder kann auch unabhängig vom Verfahren bei andern Vorrichtungen, bei denen eine Unabhängigkeit von der Bandbreite bei hoher Kapazität und geringer Baugrösse der Anlage verlangt wird, angewendet werden.
Weitere Einzelheiten des Verfahrens und der zur Durchführung des Verfahrens benötigten Vorrichtungen ergeben sich aus der Beschreibung der Zeichnungen.
In den Zeichnungen ist die Anwendung der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel, u. zw. dem Beizen von Bandstahl, dargestellt.
Fig. l zeigt einen Vertikalschnitt durch das Kammersystemj Fig. 2 zeigt den gleichen Schnitt in verkleinerem Massstab mit der erforderlichen Leitungsführung ; Fig. 3 zeigt verschiedene Möglichkeiten der Bandführung ! Fig. 4 zeigt ein Schema einer Anlage mit den Beizkammern vor-und nachgeschalteten Kammern für andere Zwecke ; Fig. 5 zeigt die gleiche Anlage für einen andern Zweck, z.
B. zur Farbbeschickung eines Bandes aus beliebigem Material mit anschliessender Trocknungszone ; Fig. 6 zeigt die Anordnungen der Walzendichtungen, der Walzenantriebe und der Walzenlagerung im Grund-und Aufriss ; Fig. 7 zeigt die Schrägaufwicklung des Bandes ; Fig. 8 zeigt die Anordnung der Richtungswalzen ; Fig. 9 zeigt Ausführungen von an den Umlenkstellen angeordneten Walzen, die sowohl eine Geradführung als
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desbandes ermöglichen, Fig. 10tungen zwischen übereinanderliegenden senkrecht stehenden Kammern, bei denen eine Halbschlaufe durch mehrere Kammern führt.
In Fig. l sind die Kammern mit la, lb, Ic usw. bezeichnet. Durch die Kammern läuft das Band 2 über die Walzen 3. Oberhalb des Bandes sind Auftragsvorrichtungen, im vorliegenden Fall Düsen 4, angebracht, die das Band mit Säure besprühen. Zwischen den Düsen 4 können weitere Düsen 5 angebracht sein, die beim Stillstand des Bandes, z. B. bei einem Defekt der vor-und/oder nachgeschalteten Weiterbearbeitungsmaschinen, das Band mit Wasser bespritzen und die Säure abwaschen. Durch den Stillstand des Bandes werden zugleich die Säuredüsen 4 abgeschaltet und der Abfluss der Kammern umgeschaltet.
Am Ende jeder Kammer la, Ib, lc usw. sitzt eine Abstreifvorrichtung 6, die das zuviel aufgebrachte Gut, im vorliegenden Fall die Säure, wieder abstreift. Die Kammern la, Ib, lc usw. haben einen geneigten Boden 7, der in einer Sammelrinne oder in einem Ausfluss 8 endet. Auf dem geneigten Kammerboden 7 können auch andere Vorrichtungen, wie Rüttler, Förderbänder od. dgl. angebracht sein, wenn das Verfahren auf andere Bandbearbeitungen angewendet wird, z. B. für das Auftragen breiige Güter.
In Fig. 2 wird bei Anwendung des Verfahrens zum Beizen von Bandstahl der Säurekreislauf gezeigt.
Die durch die Düsen 4 der Kammer la auf das Band aufgetragene Beizsäure fliesst über den Kammerboden 7 und die Auffangrinne 8 in einen Separator 9, der der abfliessenden Säure den mechanisch abgespalteten Zunder entnimmt. Die Säure selbst fliesst dann durch eine Pumpe 10, die sie durch die Düsen 4der Kammer Ib drückt und sofort, bis, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, aus der letzten Säurekammer die Säure in einen Regenerator 11 geführt wird, von welchem sie den Düsen 4 der ersten Kammer la wieder zugeführt wird. Jede Halbschlaufe des Bandes 2 führt somit mindestens durch eine Kammer hindurch. Sie kann aber auch durch mehrere nebeneinander liegende oder übereinander stehende Kammern hindurchlaufen, wie später gezeigt wird. Ebenso können mehrere Halbschlaufen durch eine Kammer hindurchlaufen.
Bei der Anwendung des Verfahrens zum Beizen von Metallbändern liegen zweckmässig viele Kammern hintereinander, in denen das Band mit Säure beschickt wird. In andern Fällen kann es zweckmässig sein, eine Beschickungskammer mit einer Trockenkammer abwechseln zu lassen (Fig. 5).
Den Beizkammern kann man, z. B. wie Fig. 4 zeigt, ein oder mehrere Sandstrahlkammernisa, 13b usw. vorschalten, die ähnlich ausgebildet sind wie die Beizkammern la, Ib, lc usw. Auf dem geneigten Kammerboden 7 der Kammern 13a, 13b usw. kann z. B. ein Förderband oder eine Abstreifvorrichtung zum Herausbefördern des Sandes angebracht sein. Der Sand wird dann abgesaugt, gereinigt und den Strahlern der Kammern 13a, 13b usw. wieder zugeführt. An die Beizkammern la, lb usw. können dann noch weitere Kammern 14a, 14b usw. z. B. als Spülkammern ausgebildet (ähnlich wie die Kammern la, Ib usw.), Phosphatierkammern 15a, 15b usw. und Trocknungskammern 16a, 16b usw. nachgeschaltet werden.
An diese Kammern können dann direkt Weiterbearbeitungsmaschinen anschliessen. Es ist zweckmässig, die Kammern alle gleich auszubilden, damit man mit vorgefertigten Kammerteilen oder ganzen
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Kammern jede beliebige Anlage bauen kann, wodurch wesentlich an Fertigungs-und Montagekosten gespart werden kann. Die Kammern stossen mit mindestens einer Kammerwand zusammen bzw. haben eine Kammerwand gemeinsam. Sie können aber auch mit mehreren Wänden zusammenstossen z. B. oben, unten und an einer der beiden Stirnseiten. Ferner können mehrere Kammersätze auch nebeneinander gesetzt werden, wenn es erforderlich ist. Es können auch mehrere Kammern zu einer Baueinheit vereinigt sein.
Die in den Kammern liegenden Walzen 3 sind am Durchstoss 19 durch die Kammerwände abgedichtet. Wie Fig. 6 im Grund- und Aufriss zeigt, lagern die Achsstummel der Walzen in einem Gestell 17, welches auch die Zahnrädertransmissionen und die Antriebsmotoren 18 aufnehmen kann. Auch dieses Gestell 17 kann als eine aufstockbare vorgefertigte Einheit hergestellt werden, die aus einem Unterteil und einem oder mehreren gleichartigen Oberteilen bestehen kann. Die Dichtung 6 zwischen den Kammern kann durch Abstreifer aus flexiblem Material, Druckwalzen od. dgl. erfolgen.
Um mit der gleichen Vorrichtung die verschiedensten Bandbreiten bearbeiten zu können, werden entweder die Bandhaspeln oder der Kammerblock oder auch beide schwenkbar ausgebildet. Man kann aber auch an der Bandeintritts-und an der Bandaustrittsstelle mehrere Haspeln für die verschiedenen Banddurchmesser anordnen. Diese haben verschiedene Winkel zur Kammerachse, um auf diese Weise schmale Bänder schräg durch die Kammern und in mehreren nebeneinander liegenden Schlaufen über die Walzen zu schicken, wodurch die Kapazität der Kammern voll ausgelastet werden kann.
Ferner können zur Schrägführung der Bänder die Umlenkwalzen 3 der Beizkammem verstellt werden.
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7sind Umlenkrollen 20 vorgesehen, die nach Abschluss der Schrägaufwicklung eines Walzenpaares dem Band für die Schrägaufwicklung des nächsten Walzenpaares die gewünschte Richtung geben. Sie weisen einen etwas grösseren Durchmesser als die Umlenkwalzen 3 auf.
Um eine genaue Führung des Bandes bei Schrägaufwicklung zu erzielen, können die Umlenkwalzen 3 in einer der in Fig. 9a, b dargestellten Weise ausgebildet werden. Durch Eindrehen von Führungsrillen in die Walzen wird die Führung des Bandes bei Schrägaufwicklung sichergestellt, während die Geradführung von breiten Bändern nicht beeinträchtigt wird. An Stelle von Eindrehungen können an den zylindrischen Umlenkwalzen 3 auch Gleitkörper, Drehkörper oder Walzkörper angeordnet sein, die eine genaue Führung bei Schrägaufwicklung des Bandes ermöglichen. Fig. 10 zeigt die Führung des Bandes durch ein Kammersystem, bei dem eine Halbschlaufe durch mehrere Kammern läuft.
In sinngemässer Abwandlung und entsprechend anders geformten Führungsrillen der Walzen 3 kann das Verfahren auch zur Oberflächenbehandlung von Drähten angewendet werden.
Ferner kann an Stelle der Umlenkwalzen 3 bei Schrägaufwicklung des Bandes ein System von Einzelrollen angeordnet werden, derart, dass für jede Bandumlenkstelle eine eigene Rolle vorhanden ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur kontinuierlichen Oberflächenbehandlung eines biegsamen Bandes beliebiger Breite, insbesondere eines Metallbandes, welches von einem Bund abgewickelt in Schlaufen über Walzen läuft, durch Kammern geführt und entweder zu einem Bund aufgerollt, oder einer weiteren Bearbeitungsmaschine zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in einer Kammer (la, 1b usw.
) auf das Band (2) gerichtete Düsen (4) oder andere Auftragsvorrichtungen dieses einseitig oder beidseitig beschicken, eine am Ende jeder Kammer zweckmässig angeordnete Abstreifvorrichtung (6) das auf das Band (2) aufgebrachte, oder zuviel aufgebrachte Gut abstreift und auf eine schiefe Ebene (7) befördert, die es gegebenenfalls in Zusammenarbeit mit andern Transporteinrichtungen, wie Transportbänder, Rüttler, Schieber od. dgl. aus der Kammer herausbefördert und gegebenenfalls über Reinigungsvorrichtungen (9) der gleichen, der anschliessenden oder einer andern Kammer wieder zuführt.