Verfahren und Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Flektrolyteisenblechen unter Verwendung von Mutterbändern aus Kupfer Es ist bereits mehrfach der Versuch gemacht wor den, chemisch reine Eisenbleche auf elektromechani schem Wege unmittelbar aus Eisenschrott grosstech nisch herzustellen. Derartigen Versuchen ist bisher kein grösserer Erfolg beschieden gewesen, weil ver hältnismässig verwickelte Anlagen erforderlich waren, die nicht die erforderliche Wirtschaftlichkeit besassen. Es konnte nämlich im Dauerbetrieb nur mit verhält nismässig geringen Stromdichten gearbeitet werden, so dass die Erzeugungskapazität verhältnismässig klein war, womit sich das erwähnte, zur Unwirtschaftlich keit führende Verhältnis zu den hohen Investie rungskosten ergab.
Aus den genannten Gründen kam es trotz der wertvollen Eigenschaften von Elektrolyt- eisenblechen bisher nicht zu einer industriellen Her stellung derselben.
Betrachtet man die bei diesen Versuchen ange wandte Technik, so sind zunächst die Verfahren zu nennen, bei denen planebene Matrizen benutzt wur den, um auf ihnen Elektrolyteisen niederzuschlagen. Das Verfahren führte zu einer Reihe umständlicher Verfahrensschritte, so dass es wegen zu geringer Lei stungsmöglichkeit der Anlage aufgegeben werden musste. Es sind ferner Metalltrommeln benutzt worden, um auf ihnen einen Niederschlag zu erzeugen, der als Band abgezogen wurde. Bei diesem Verfahren konnte jedoch nur ein einziges Band hergestellt wer den. Die Einführung des benötigten Schrotts machte erhebliche Schwierigkeiten, und es mussten zu diesem Zwecke besonders gegossene Anoden benutzt wer den.
Es ergaben sich also praktische und auch elek trochemische Nachteile, die die Einführung des Ver fahrens in die Praxis in grösserem Umfange verhin derten. Dieselben Nachteile traten bei Verwendung von Mutterbändern. als Niederschlagskathoden auf, wenn ein derartiges Band in mehreren, über Rollen geführte Schleifen durch einen Elektrolytbehälter mit abwechselnd aufeinanderfolgenden, vertikal gerich teten Auf- und Abwärtsbewegungen geführt wurde.
Bei derartigen Anlagen und auch bei Verwendung von Niederschlagstrommeln war es unvermeidlich, den verhältnismässig spröden Eisenniederschlag, teil weise sogar mehrfach, um verhältnismässig kleine Krümmungshalbmesser zu biegen, so dass sich im Niederschlag Spannungen bildeten, die zu Rissen und damit zu unbrauchbaren Blechen führten.
Die sich damit ergebende Aufgabe, Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von Elektrolyteisen- blechen ohne die geschilderten Nachteile auszubilden, wird, ausgehend von der Verwendung von Mutter bändern aus Kupfer, dadurch gelöst, dass erfindungs gemäss ein hochkantgestelltes, endloses Mutterband in waagrechter Bewegungsrichtung durch mindestens ein Elektrolysebad geführt wird, und dass die auf bei den Seiten des Mutterbandes erzeugten Beläge fortlau fend vom Mutterband abgelöst werden.
Ein derartiges Mutterband kann durch beliebig viele Elektrolysebäder geführt werden, ohne dass die Bewegungswiderstände ein Ausmass annehmen, das die Festigkeit des Mutterbandes gefährdet.
Eine geeignete Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch Anordnung einer zum Antrieb eines hochkant umlaufenden Mut terbandes dienenden Trommel und einer mitumlau- fenden Gegentrommel mit einer in bezug auf die Antriebstrommel zu und von ihr weg ver- und fest stellbaren Umlaufwelle, über die dem Mutterband die erforderliche Spannung erteilt wird.
Es tritt zu beiden Seiten einer durch die im wesentlichen senk rechten Trommelumlaufachsen gelegten Ebene<B>je</B> ein Mutterbandtrum auf, das zwischen den Trommeln in <B>je</B> einer Ebene glatt gesteckt ist, so dass es nur von der Länge dieser Strecken abhängt, wie viele Elektro- lysebäder mit den erforderlichen Nebeneinrichtungen auf der Länge derselben untergebracht werden können.
Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung eine Anlage, die zur Durchführung des erfindungs gemässen Verfahrens geeignet ist. Die Erfindung wird im folgenden anhand dieser Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig. <B>1</B> eine Seitenansicht der Anlage, Fig. 2 eine Draufsicht auf dieselbe mit teilweiserl Schnitten durch einzelne Anlageteile, Fig. <B>3</B> die Glättungsvorrichtung im Einzelnen in Ansicht veranschaulicht.
In den Figuren bezeichnen<B>1</B> eine Antriebs- und 2 eine Spanntrommel für ein aus Kupfer bestehen des, endloses Mutterband<B>3.</B> Die mit dem Kupferband <B>3</B> zur Berührung kommenden Umfangsflächen der Trommeln<B>1</B> und 2 sind ebenfalls verkupfert. Damit das Mutterband<B>3</B> ständig auf Trommelmitte gehal ten werden kann, sind die im allgemeinen genau senkrecht stehenden Trommelwellen 4 und<B>5</B> etwas schwenkbar und höhenverstellbar eingerichtet. Diese Einstelleinrichtungen sind schematisch bei<B>6</B> angedeu tet. Die Trommeln<B>1,</B> 2 sind mit dem negativen Pol der Stromquelle verbunden und dienen auf diese Weise der Polung des kathodischen Mutterbandes<B>3.</B>
Im Wege jedes Trums des Mutterbandes<B>3</B> ist<B>je</B> ein Elektrolysebad angeordnet, so dass auf dem Mut terband<B>3</B> inscesamt vier Elektrolyteisenbeläge erzeugt und in Form von vier Elektrolyteisenblechen vom Kupferband abgelöst werden können. Zu diesem Zwecke sind in den Weg des Mutterbandes<B>3</B> zu nächst Wässerungströge <B>7</B> geschaltet, auf die Beiz- tröge <B>8</B> und weitere Wässerungströge <B>9</B> folgen.
An Stelle der Wässerungströge <B>9</B> können auch Neutrali- sierungströge, gegebenenfalls mit nachfolgenden Wäs- serungströgen, vorgesehen werden. Auf die Wässe- rungströge <B>9</B> folgen zwei Elektrolysebäder <B>10.</B> Diese Bäder besitzen ausser einer mittleren Kammer<B>11,</B> durch deren abgedichteten Schlitze 12 das Mutter band<B>3</B> durchgeführt ist, äussere Schrottkammern<B>13.</B> Die Kammern<B>13</B> grenzen über gelochte Isolierplatten 14 an die Kathodenkammer<B>11</B> an.
Es kommt demge mäss zur Bildung von Elektrolyteisenblechen <B>15</B> auf beiden Seiten des Mutterbandes<B>3.</B> An den Elektrolyt- eisenbelägen <B>15</B> liegen, wie Fig. <B>3</B> erkennen lässt, stab- förmige Glättungselemente <B>16</B> an, die bei<B>17</B> in Hal tern<B>18</B> aufgehängt sind. Die Halter<B>18</B> sind an einer Achse<B>19</B> befestigt, die zwei Laufräder 20 miteinander verbindet. Die Laufräder 20 gleiten auf Schienen 21, die parallel zum Mutterband verlaufen.
Ein Motor mit Exzenter (nicht dargestellt) erteilt dem auf diese Weise gebildeten Wagen<B>19,</B> 20 eine ständige Hin- und Herbewegung, unter deren Einfluss die Glättungs- stäbe <B>16,</B> die beispielsweise aus Kunststoff bestehen können, an den gebildeten Elektrolyteisenbelägen <B>15</B> ständig entlanggleiten, sie streichen und glätten. Durch Gummierung oder eingeschaltete Isolierteile sind die Stäbe<B>16</B> und die sie tragenden bewegenden Einrichtungen gegen die Anodenkammern<B>13</B> elek trisch und chemisch isoliert.
Nicht gezeichnet ist eine Umwälzeinrichtung, etwa in Form einer Pumpe, die den Elektrolyten des Elektrolysebades <B>10</B> ständig umwälzt und ihm den Elektrolytverlust zuführt, der an den Abdichtungs stellen 12 auftritt, wobei diese Abdichtungsstellen z. 13. in Form von Gummilippendichtungen ausge führt sind.
Dem Elektrolyten, der beispielsweise Eisenehlorid mit<B>500</B> bis<B>750</B> g/l, Caleiumchlorid mit 200 bis<B>3 00</B> g# und Natriumchlorid mit 200 bis<B>3 00</B> g(1 enthalten kann, wird dabei durch eine nicht dargestellte Aufheizungsvorrichtung eine Temperatur von<B>1<I>1</I>5</B> bis 1200<B>C</B> erteilt.
Sein Eisengehalt beträgt dabei<B>150</B> bis<B>190</B> g/l. Dadurch besteht die Möglichkeit, im Dauerbetrieb eine Stromdichte von rund 2000 A,m2 anzuwenden, so dass sich völlig homogene und dehn bare Elektrolyteisenbeläge <B>15</B> ergeben.
Angeschlossen an die Elektrolysebäder <B>11</B> sind Wässerungströge 22, Beiztröge <B>23,</B> Neutralisierungs- beispielsweise Laugetröge 24 und Öfen<B>25,</B> in denen man eine Aufheizung des Mutterbandes<B>3</B> und seiner Beläge<B>15</B> auf etwa 2000C durchführt.
Dadurch schafft man die Voraussetzungen für eine einfache mechanische Ablösung der Elektrolyteisenbleche <B>15</B> bei<B>26.</B> Durch Anordnung von Polierwalzen<B>27</B> kann wieder der frühere Zustand des Mutterbandes herge stellt werden, der mit Rücksicht auf die Durchfüh rung des Verfahrens zweckmässig ist.
Praktische Erprobungen haben dabei gezeigt, dass es zur Herbeiführung der Wirtschaftlichkeit der An lage bereits genügt, an jedem Trum ein einziges Elektrolysebad anzuordnen, da es auf diese Weise leicht gelingt, gleichzeitig vier kontinuierlich abzuneh mende Eisenbleche herzustellen, während deren Er zeugung keinerlei Krümmungen des Mutterbandes und der Beläge eintreten.
Es besteht also der Vorteil, dass die Erzeugung sämtlicher Elektrolyteisenbeläge auf dem Mutterband in völlig gestrecktem, einer einzi gen Ebene angehörendem Zustand desselben erfolgt, so dass ausserordentlich homogene, spannungs- und rissfreie Bleche entstehen, deren Zustand nicht nach teilig dadurch beeinflusst wird, dass bei der Ablösung der fertig hergestellten Bleche vom Mutterband gering <B>fügig</B> zu haltende Richtungsänderungen auftreten.
Um diese Ablösunc, der Beläge vom Mutterband zu erleichtern, ist bereits vorgeschlagen worden, das Mutterband, das durchweg aus Gründen der elek trischen Leitfähigkeit aus Kupfer besteht, hochglanz poliert auszuführen. Herstellung und Erhaltung der Hochglanzpolitur erfordern einen grossen Arbeitsauf wand und machen erhebliche Schwierigkeiten, so dass in übereinstimmung mit bereits gemachten Vor schlägen zwischen Mutterband und Elektrolyteisen- belägen die Ablösung erleichternde oxydische oder sulfidische Zwischenschichten in bekannter Weise erzeugt werden.
Demselben Zweck können auch an sich bekannte Wärmebehandlungen dienen, die zweckmässig in einer unterhalb der Glühtemperatur liegenden Temperaturerhöhung bestehen. Die prak- tische Handhabung hat dabei ergeben, dass vor allem bei Temperaturen von etwa 20011 <B>C</B> eine optimale Ablösung, bedingt durch die Verschiedenheit der Wärmeausdehnungskoeffizienten erhalten wird.
Die Ablösung selbst kann in der verschiedensten Weise durchgeführt werden. Es besteht zunächst die Möglichkeit einer rein mechanischen Ablösung. Man kann die Ablösung aber auch auf magnetischem Wege bewirken oder die mechanische mit der magne tischen Ablösung gemeinsam durchführen. Wird das Mutterband mit verschiedener Geschwindigkeit durch die Elektrolysebäder durchgeführt, so kann man dadurch in besonders einfacher Weise die Dicke der Elektrolyteisenbleche bestimmen.
Von besonderer Bedeutung für den Erfolg eines derartigen Verfahrens hat es sich erwiesen, dieElektro- lyteisenbeläge im Elektrolysebad ständig durch<B>Ab-</B> streichen zu glätten. Auf diese Weise erreicht man auch gleichzeitig eine ständige Durchmischung des Elektrolyten, ohne dass dadurch die Möglichkeit aus geschlossen wird, zu diesem Zwecke besondere Ein richtungen vorzusehen.
Der Durchmischung dient es auch, wenn der Elektrolyt umgewälzt wird. Da die Verwendung eines hochkantgestellten, endlosen, waagrecht zu bewegen den Mutterbandes dazu führt, dass das Mutterband durch die Seitenwände des den Elektrolyten enthal tenden Behälters durchgeführt werden muss, so ent steht trotz der Abdichtungsmöglichkeiten der Durch führungsschlitze durch Lippendichtungen, insbeson dere Gummilippendichtungen, ein verhältnismässig grosser Verlust an Elektrolyt, der deshalb keine Schwierigkeiten macht, weil die ohnehin zweck mässige und oben vorgeschlagene Umwälzung des Elektrolyten die Möglichkeit gibt,
den ausgelaufenen Elektrolyten dem Umwälzkreislauf wieder zuzufüh ren. Dieselbe Umwälzung kann auch noch zur Filtrie- rung und zur Erwännung des Elektrolyten benutzt werden, wobei sich Temperaturen von<B>115</B> bis 1200<B>C</B> als besonders zweckmässig erwiesen haben. Dabei sollen Eisengehalte von<B>150</B> bis<B>190</B> gl eingestellt werden, wenn im Dauerbetrieb mit einer Stromdichte von etwa 2000 A1M2 gearbeitet werden soll.
Es ist an sich bekannt, dass mit den angegebenen hohen Eisengehalten und mit Leitsalzen die ange gebene Stromdichte von 2000 A/M2 erreichbar ist. Im Grossbetrieb konnten aber derartig hohe Strom dichten bisher nicht verwirklicht werden. Die aufge tretenen Schwierigkeiten führten vielmehr dazu, mit der Stromdichte unterhalb des Wertes von<B>1000</B> Xm2, meistens sogar unter<B>500</B> A7M2 zu bleiben.
Die neue ermöglichte Anwendung der angegebenen Stromdichte von 2000 Afm2 auf Dauer bedeutet aber eine Steigerung der Leistung auf das Zwei- bis Vier fache, so dass sich hieraus die überraschende Wirt schaftlichkeit des vorgeschlagenen Verfahrens ergibt. Die Gründe sind in verschiedenen, zum Teil nicht vollständig aufgeklärten elektrochemischen Vorgän gen zu sehen. In dieser Beziehung wird davon auszu gehen sein, dass durch hohe Stromdichten die Me- tallionenkonzentration an der Kathode verringert und die Polarisation gesteigert werden. Weiter<U>kommt</U> die Auflösung der Anoden dem Verbrauch an Eisen- metallionen nicht nach.
Es können auch Kohle- und Schmutzteilchen aus den Anoden infolge kataphore- tischer Vorgänge auf die Kathodenfläche gerissen und in den Eisenniederschlag eingelagert werden. Die praktische Folge dieser und anderer Vorgänge sind schlechte, spröde, nichtduktile Eisenbleche mit An- und Auswüchsen, Warzen, Knospen usw., die nicht verkaufsfähig sind.
Durch die erwähnten Glättungs- vorgänge wird nun vor allem eine vorzügliche Durch- mischung des Bades bewirkt, die einer allgemeinen Metallionenverarmung, insbesondere aber einer ge fährlichen Veränderung der Ionenkonzentration in der Kathodenfilmzone vorbeugt und Anwachsungen schon im Anfangsstadium verhindert.
Die Elektrolytbehälter selbst sind zweckmässig mit<B>je</B> drei Kammern, ausgebildet, durch deren mitt lere das Mutterband durchgeführt ist, während die beiden äusseren Anodenkammem als Schrottkam mern ausgebildet sind und vorteilhaft über gelochte Isolierplatten an die Kathodenkammer angrenzen.
Eine derartige Ausbildung der Anlage führt zu nächst dazu, dass sowohl Schrottpakete als auch loser Schrott in einfachster Weise eingeführt werden kön nen. Vor allem aber gewährt eine derartige Anord nung einen stets gleichbleibenden Abstand zwischen der Mutterbandkathode und den Anoden, so dass auf diese Weise eine gleichmässige Dicke der erzeugten Eisenbleche gewährleistet ist.
Oberhalb des Elektrolytbehälters befindet sich vorteilhaft eine in Bewegungsrichtung des Mutter bandes hin und her bewegliche Vorrichtung, die an den Elektrolyteisenblechen anliegende Glättungsele- mente trägt, die beispielsweise aus linealartigen Stä ben bestehen können, die auf diese Weise ständig die Elektrolyteisenbeläge abstreichen und glätten.
Jedem Elektrolytbehälter sind dabei Wässe- rungs-, Beiz- und gegebenenfalls Neutralisierungsbä- der vor- und nachgeschaltet. Weiter ist für den Fall, dass die Ablösung durch Wärmeanwendung begünstigt oder herbeigeführt werden soll, der Ablösestelle ein Ofen vorgeschaltet, der die erforderliche Erwärmung des Mutterbandes und der auf ihm noch haftenden, gegebenenfalls über Zwischenschichten anliegenden Beläge durchführt.