CN104289394B - 用于将水状处理溶液涂覆到运动钢带的表面上的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于将水状处理溶液涂覆到以预设的带速沿带运行方向运动的钢带(1)的表面上的方法，具有下述步骤：利用气流干燥运动的钢带(1)；利用具有多个横向于带运行方向彼此并排布置的喷射转子(3)的旋转喷射器(2)将水状溶液涂覆到钢带(1)的至少一个表面上，给喷射转子输送水状处理溶液并且驱动器使喷射转子进行旋转，以便使处理溶液取决于离心力地以喷射束的形式喷射到钢带(1)的所述表面上，并且在那里形成水状处理溶液的湿膜；借助被驱动的平整辊(5；5a，5b)使所涂覆的水状处理溶液湿膜均匀；干燥所涂覆的水状处理溶液湿膜。本发明还涉及一种用于执行该方法的设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于将水状处理溶液涂覆到以预设的带速沿带运行方向运动的钢带的表面上的方法和设备。
背景技术
从现有技术中已知：在涂覆了金属镀层之后，利用后续处理剂处理钢带的涂有抗腐蚀的金属保护层的表面，以便使被涂覆的钢板抗氧化，并且降低摩擦值，从而使被涂覆的钢板在后续处理中、例如在制造包装容器时更容易加工。从DE 10 2005 045 034 A1中已知了一种例如用于钝化涂覆金属的钢带表面的方法，所述钢带特别是白铁皮(镀锡的钢板)，其中，将表面活化物质的水状溶液喷射到以在100m/min至600m/min的范围内的带速运动的钢带的表面上。在此，通过至少一个管喷洒表面活化物质，该述管与被涂覆的钢带表面间隔开地布置，并且所述管具有至少一个孔，活化表面物质的水状溶液穿过该孔喷洒到钢板的涂覆金属的这个或每个表面上。在喷洒了水状溶液后，借助挤压辊从表面挤出多余的部分溶液。最后将留在被涂覆的钢带表面上的表面活化物质的湿膜干燥，从而在钢带的涂覆金属的表面上，保留了具有在2和10mg/m2之间的涂层的更干更薄的活化表面物质膜。
从DE 10 2012 102 082 B3中，已知了另一种用于借助后续处理剂处理设有金属涂覆物的钢带、尤其是白铁皮带的方法。在该方法中，借助喷射法将后续处理剂喷射到涂覆金属的钢带表面上。作为通过喷射法喷射后续处理剂的水状溶液的替选方案，也可以考虑通过浸渍法涂上后续处理剂，其中引导钢带穿过填充有液态的后续处理剂的槽。不论是在已知的喷射法中还是在浸入法中，为了实现处理剂均匀分布在钢带的整个表面上所需的是，将处理剂的水状溶液过量地涂覆到表面上，并且例如借助挤压辊再次去除处理多余的部分溶液。因此，不论是常规的喷射方法还是已知的浸渍方法都具有下述缺点，即需要大量的水状处理溶液，并且在收集容器中收集处理例如借助挤压辊从钢带的表面挤出的多余的部分溶液，并且必须将该多余部分输送给再处理装置。但是，因为处理溶液由于涂到钢带表面上会受到污染，例如被来自钢带的金属涂覆物中的金属离子污染，因此对于已经在涂覆金属的钢带表面上涂了一次的处理溶液进行再处理被证实为是花费大且昂贵的。因此，例如在白铁皮表面上涂上水状处理溶液导致处理溶液受到来自锡镀层的锡离子的污染。
此外，特别是在已知的浸渍法中经常出现的是，无法将水状处理溶液均匀地涂覆到钢带的表面上。当钢带以例如大于400m/min的带速运动地穿过具有处理溶液的浸渍池时，则首先能够察觉这一点。此外，在浸渍法中还存在储存在浸渍池(槽)中的水状处理溶液老化的问题。在引导涂覆金属的钢带穿过浸渍池时，同样出现处理溶液的沾染情况，其特别是由于受钢带表面被污染和由于金属离子从钢带的金属涂覆物的涂覆材料中分离而导致的。例如对于用于钝化白铁皮表面的无铬钝化剂而言，出现了浸渍池中水状处理溶液的老化问题。
发明内容
因此，需要一种用于将水状处理溶液涂覆到运动的钢带的表面上的节约材料的方法，借助该方法能够实现将处理溶液均匀地涂覆到钢带表面上。因此，本发明的目的在于，提出一种用于将水状处理溶液涂覆到运动的钢带的表面上的方法，利用该方法在尽可能少量使用处理溶液的情况下，能够实现将处理溶液均匀地涂到钢带表面上。本发明的另一目的在于，提供一种用于将水状处理溶液涂覆到运动的钢带的表面上的方法，利用该方法可以将处理溶液在其沉积之后尽可能新鲜地涂到钢带表面上，用于避免老化效应。因此，在运动的钢带的带速很高时也应当可以实施该应用方法。
在根据本发明的方法中，钢带以预设的带速沿带运行方向运动，通过利用旋转喷射器将水状处理溶液涂覆到运动的钢带的一个或两个表面上，来实现将水状处理溶液涂到钢带表面上，所述旋转喷射器具有多个横向于带运行方向彼此并排布置的喷射转子，给喷射转子输送水状处理溶液，并且驱动器使所述喷射转子进行旋转，以便使处理溶液取决于离心力地以细喷射束的形式喷射到钢带的所述或每个表面上，并且在那里形成水状处理溶液的湿膜。在喷射水状处理溶液之前，利用气流干燥并清洁运动的钢带。在涂覆了水状处理溶液的湿膜之后，借助被驱动的平整辊使水状处理溶液在钢带表面上变均匀。在此，相对于钢带表面如此适宜地设置平整辊，即使得其并不将压力或仅将少量压力施加到水状处理溶液的湿膜上，并且因此从钢带表面并不挤压被涂上的处理溶液或仅挤压被涂上的处理溶液的最小份额。在使所喷射的湿膜变均匀后对其进行干燥，从而在所处理的这个或多个钢带表面上留有处理物质的干燥涂层。在干燥之后，处理溶液的干燥涂层适宜地在1和50mg/m2之间。
适宜地通过气刀(Air-Knife)提供气流，利用该气流在涂上水状处理溶液之前对运动的钢带进行清洁和干燥，并且该气流作为层状的热气流被吹送到运动的钢带的表面上。由此，从钢带表面吹走干扰的杂质颗粒并且干燥了钢带表面。
适宜地，使在每单位时间输送给旋转喷射器的喷射转子的处理溶液量匹配于带速。对此优选地，在每单位时间输送给喷射转子的处理溶液量与带速之间存在线性关系。优选地，在每单位时间输送给喷射转子且与钢带的宽度相关地、并且在每侧的处理溶液量位于0.4至5.5升每分钟米之间，并且尤其优选位于1.0至3.5升每分钟米之间的范围内，其中带速通常位于200和700m/min之间。利用喷射转子喷射到一个或者每个钢带表面侧上的处理溶液湿膜涂层相应地位于每钢带侧2至8ml/m2的优选范围中，并且优选地位于4和6ml/m2之间，并且特别优选地为大约5ml/m2。
为了从钢带表面挤出尽可能少的多余的处理溶液，借助被驱动的平整辊使所涂覆的水状溶液湿膜变均匀，其中平整辊优选包括平整辊对，其具有两个被驱动的且相互错位布置的平整辊。因此，平整辊到钢带表面的距离可适宜地调整的，并且其能匹配于利用旋转喷射器喷射的处理溶液的湿膜量(涂层)。由此实现了：根据所喷射的处理溶液的湿膜量或者说湿膜涂层，虽然一方面能够实现使所涂覆的湿膜在钢带的整个宽度上变均匀，而另一方面并不再次从钢带表面挤出过多的所喷射的湿膜量。因此，不再需要或者仅在极小范围内还需要从钢带表面挤出或者滴出过量的处理溶液、将其再次收集并输送给处理装置。
旋转喷射器2适宜地通过输送管道与其中储备了水状处理溶液的储备容器相连。水状处理溶液可以从容器中并且通过输送管道借助泵输送各旋转喷射器。在储备容器中适宜地仅储存新鲜的处理溶液，以避免老化问题。与已知的浸渍法不同的是，储存在储备容器中的处理溶液在其被涂到钢带表面上之前并不与(可能涂覆金属的)钢带接触，这种接触会导致新鲜的处理溶液被污染(例如由于金属离子从金属涂覆物中分离)。
根据本发明的方法的特征首先在于其节约资源地使用要涂覆的处理溶液和其经济实惠性。与已知的涂覆方法不同，该方法仅将恰好需要的处理溶液量喷射到钢带表面上，而不必再次吹走或挤出可能的多余处理溶液。因此，也不再需要收集从钢带表面挤出的多余处理溶液并且将其输送给再处理装置。由此也能够避免在再处理方法中产生的需要后续处理的废水。
根据本发明的使用方法适用于将不同的处理溶液涂覆到运动的钢带上。利用根据本发明的方法可以例如将钝化溶液或后续处理溶液涂覆到白铁皮表面上以降低摩擦值。然而，根据本发明的方法也可以用于以相应的方式将其他水状处理溶液涂覆到白铁皮表面上或钢带表面上，所述表面涂覆有其他的金属涂覆物(例如含锌或含铬的涂覆物)。根据本发明的方法也可以用于将水状处理溶液涂覆到未涂覆的钢带上，例如用于将水状的抗腐蚀涂层涂覆到黑铁皮(热轧的或冷轧的、未引燃和未涂覆的钢板)的表面上。
附图说明
从以下参考附图详细说明的实施例中得出根据本发明的方法和根据本发明的设备的这些和其他的特征及优点。附图示出：
图1是用于执行根据本发明的方法的设备的示意图；
图2是图1中的设备在旋转喷射器的区域中的部段的细节图以及所述旋转喷射器的立体俯视图。
具体实施方式
在图1中示意性地示出用于执行根据本发明的方法的设备，其用于将水状处理溶液涂覆到运动的钢带的表面上。在此，通过多个转向辊U引导钢带1，并且钢带以预设的带速v沿带运行方向运动，在图1中用箭头标识出所述带运行方向。在此，带速通常大于200m/min且最大为750m/min。钢带1例如可以是涂覆有金属涂覆物且冷轧的钢带，例如是白铁皮带或者镀锌的钢带。然而它也可以是未涂覆的钢带，例如黑铁皮带。
用此未示出的运输装置以预设的带速v沿带运行方向使钢带1运动，并且在此过程中通过转向辊U对其进行引导。首先，引导钢带1穿过第一干燥装置4，以便干燥和清洁钢带1的表面。在此，例如通过“气刀(Air-Knife)”形成第一干燥装置4，所述气刀将层状的热气流吹到以带速v运动通过的钢带1的表面上，以便由此干燥钢带表面并吹走干扰的杂质颗粒。
旋转喷射器2连接到第一干燥装置4上。在图2中详细示出了该旋转喷射器。旋转喷射器2具有多个横向于带运行方向彼此并排且相互间隔布置的喷射转子3。喷射转子3通过中央输送管道6和从中分支出的支路管道6a，6b，6c等与储备容器9相连。在储备容器9中储存了应当被涂到钢带表面上的水状处理溶液。水状处理溶液适宜地借助泵8被泵送到输送管道6中，从那里将水状处理溶液导入到支路管道6a，6b，6c中，其中每个支路管道与喷射转子3中的一个相连。为了检测泵送到输送管道6中的水状处理溶液量，在输送管道6中适当地设有流量计11。
通过输送管道6和布置在其上的支路管道将水状的处理溶液输送给旋转喷射器2的喷射转子3。喷射转子3分别具有通过驱动器进行旋转的盘。由于喷射转子3的盘的旋转，通过离心力将所输送的水状的处理溶液向外运送至盘边缘。如此模制圆盘的边缘，即将水状的处理溶液以微细液滴的形式从旋转的盘的盘边缘甩出。液滴直径取决于所应用的处理溶液的表面应力和粘性地通常在30微米和70微米之间。从盘边缘甩出的处理溶液的液滴围绕喷射转子3的旋转的盘全圆周式地喷洒。横向于钢带的运行方向如此地布置喷射转子3，即将相邻的喷射转子3的喷射束12在钢带1的表面上叠加，以便呈现出水状处理溶液均匀涂覆在钢带1的整个宽度B上。
在此适宜地将在每单位时间输送给喷射转子3的处理溶液量匹配于带速v，钢带1以所述速度运动。在此，在每单位时间输送给喷射转子的处理溶液量与带速v之间存在线性关系。因此，在每单位时间Δt输送给喷射转子且与钢带1的宽度B相关的处理溶液量M通常在M/Δt·B＝0.4至5.5升每分钟米之间变化，并且优选位于M/Δt·B＝1.0至3.5升每分钟米。在带速典型的为200至700m/min时，利用喷射转子3喷射到钢带1的表面上的处理溶液湿膜量在2和8ml/m2之间，并且优选地在4和6ml/m2之间，并且特别优选地为大约5ml/m2。
借助旋转喷射器2，可以将水状处理溶液或者仅喷射到钢带1的一侧上或者也从两侧喷射到钢带1的表面上。为此，如果可能，将旋转喷射器2朝向被引导穿过的钢带1的两侧布置。
在将水状的处理溶液作为湿膜涂覆到钢带1的这个或每个表面上之后，引导钢带1在被旋转驱动的平整辊5a，5b之间穿过。平整辊5用于使所涂覆的水状溶液的湿膜变均匀。为此优选地，应用具有两个彼此错位布置的平整辊5a和5b的平整辊对5。在图中示出平整辊5a，5b的错位布置。如从图中得出：如此将平整辊5a，5b彼此布置，即平整辊的彼此平行并且平行于钢带表面延伸的旋转轴的连接线在横截面中与穿过两个平整辊的钢带1围成大约30°至60°的角度，并且特别是大约为45°。与从现有技术中已知的、相对于钢带对称布置并且施加压紧力以便从钢带表面挤出多余的处理溶液挤压辊不同的是，通过在此应用的平整辊并不将任何显著地压紧力施加到钢带表面上。由此，从钢带表面并不挤出或者仅仅挤出极少量的喷射的处理溶液。平整辊5仅导致处理溶液湿膜在钢带的整个表面上变均匀。由此确保了始终以均匀的厚度将处理溶液的湿膜涂覆在钢带的整个表面上，并且实现的是，并不产生必须被收集并且输送给再处理装置的多余处理溶液。
在平整辊5之后，引导钢带1通过第二干燥装置7。第二干燥装置7可以是干燥炉或红外或热空气干燥器。
在干燥之后，在钢带1的这个或每个表面上保留了处理溶液的均匀干燥涂层，其中在干燥之后干燥涂层通常位于1和50mg/m2之间，并且优选地在2和30mg/m2之间。特别优选地，处理溶液的干燥涂层为大约10mg/m2。
水状处理溶液例如可以是无铬的、活化表面的钝化溶液，如同例如在DE 10 2005045 034 A1中所说明的用于无铬地钝化白铁皮表面的溶液。水状的处理溶液也可以是用于钝化白铁皮的无铬的钝化溶液，其包含元素锆和钛或铝的水溶无机化合物。这种水状的处理溶液可以应用在用于钝化白铁皮的两步钝化方法，其中在第一步中实施对白铁皮的阳极氧化，并且在第二步中进行将水状处理溶液施加到白铁皮上，其中处理溶液包含元素锆和/或钛或铝的水溶无机化合物。在此，可以利用根据本发明的方法来实现涂覆水状处理溶液。
然后，还可以将利用根据本发明的方法涂覆水状处理溶液提前到第一步对白铁皮表面阳极氧化之前。对此-如图1中示意性示出的-引导钢带1以预设的带速v通过含有水状电解液(例如苏打溶液)的槽10，并且在电回路中作为阳极连接，以便对白铁皮表面进行阳极氧化。已经证明的是，通过对白铁皮表面的这种阳极氧化，在白铁皮的镀锡表面上形成了特别是惰性的氧化层，其基本上由(惰性的)四价的氧化锡SnO2构成，并且其保护白铁皮表面防止氧化层由于空气氧气而自然生长以及防止与含硫的材料反应。白铁皮表面的这种阳极氧化和随后利用无铬的水状的后续处理剂对氧化的表面的处理因此可以保护钢带的镀锡表面广泛地防止腐蚀，并且可以防止由于锡与硫的反应而引起表面变色，其中所述水状的后续处理剂特别地包含钛和/或锆。
借助根据本发明的方法，也可以将金属的或有机的转换涂覆物涂在黑铁皮(未涂覆的、冷轧或热轧的钢板)上。已经证明的是，根据本发明的方法例如适合于将转换涂覆物涂到黑铁皮上，所述转换涂覆物包含例如钛、锆、锰、锌也或者磷的金属成分、或者例如聚丙烯酸酯或聚羧酸盐的有机成分。这种转换涂覆为黑铁皮的表面提供了良好的抗腐蚀保护，从而可以使用进行了相应处理的黑铁皮例如作为钢板的替代品，所述钢板涂覆有由铬构成的金属的抗腐蚀保护层(如ECCS(电镀铬钢板)，“eletrolytic chromium coated steel”)。
Claims (27)
1.一种用于将水状处理溶液涂覆到以预设的带速沿带运行方向运动的钢带(1)的表面上的方法，具有下述步骤：
-利用气流干燥运动的所述钢带(1)，
-利用具有多个横向于所述带运行方向彼此并排布置的喷射转子(3)的旋转喷射器(2)，将水状的所述溶液涂覆到所述钢带(1)的至少一个所述表面上，给所述喷射转子输送水状的所述处理溶液，并且驱动器使所述喷射转子进行旋转，以便使所述处理溶液取决于离心力地以喷射束的形式喷射到所述钢带(1)的所述表面上，并且在那里形成水状的所述处理溶液的湿膜，
-借助被驱动的平整辊(5；5a，5b)使所涂覆的水状的所述处理溶液的所述湿膜变均匀，
-干燥所涂覆的水状的所述处理溶液的所述湿膜，
其中，将在每单位时间输送给所述喷射转子(3)的所述处理溶液的量匹配于所述带速，所述钢带(1)以所述带速运动，
其中，所述平整辊设计为不产生待收集的处理溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将用于利用气刀(4)来干燥运动的所述钢带的所述气流作为层状的热气流吹送到运动的所述钢带的所述表面上。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在每单位时间输送给所述喷射转子的所述处理溶液的所述量与所述带速之间存在线性关系。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在每单位时间(Δt)输送给所述喷射转子(3)且与所述钢带的宽度(B)相关的所述处理溶液的所述量(M)位于M/Δt*B＝0.4至5.5升每分钟米(l/min*m)之间。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，在每单位时间(Δt)输送给所述喷射转子(3)且与所述钢带的宽度(B)相关的所述处理溶液的所述量(M)位于M/Δt*B＝0.4至5.5升每分钟米(l/min*m)之间。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述量(M)位于M/Δt*B＝1.0至3.5升每分钟米(l/min*m)之间。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述带速位于200和700m/min之间。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述带速位于200和700m/min之间。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，利用所述喷射转子涂覆到所述钢带的一个表面侧或每个表面侧上的所述处理溶液的湿膜的量位于2ml/m2和8ml/m2之间。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，利用所述喷射转子涂覆到所述钢带的一个表面侧或每个表面侧上的所述处理溶液的湿膜的量位于2ml/m2和8ml/m2之间。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，利用所述喷射转子涂覆到所述钢带的一个表面侧或每个表面侧上的所述处理溶液的湿膜的量位于4ml/m2和6ml/m2之间。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，利用所述喷射转子涂覆到所述钢带的一个表面侧或每个表面侧上的所述处理溶液的湿膜的量为5ml/m2。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述处理溶液干燥后的干燥涂层位于1.0mg/m2和50mg/m2之间。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述处理溶液干燥后的干燥涂层位于1.0mg/m2和50mg/m2之间。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述处理溶液干燥后的干燥涂层位于2mg/m2和30mg/m2之间。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述处理溶液干燥后的干燥涂层为10mg/m2。
17.根据权利要求1或2所述的方法，其中，借助具有两个相互错位布置的平整辊(5a，5b)的被驱动的平整辊对(5)，实现被涂覆的水状的所述溶液的所述湿膜的均匀化。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，借助具有两个相互错位布置的平整辊(5a，5b)的被驱动的平整辊对(5)，实现被涂覆的水状的所述溶液的所述湿膜的均匀化。
19.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述钢带是镀锡的钢带，并且水状的所述处理溶液是用于钝化锡镀层的钝化溶液。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述钢带是镀锡的钢带，并且水状的所述处理溶液是用于钝化锡镀层的钝化溶液。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，水状的所述处理溶液是无铬的钝化溶液。
22.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，在涂覆含水的所述处理溶液之前实施对所述钢带(1)的所述表面的阳极氧化。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，通过使所述钢带以所述带速穿过碱性电解液进行所述阳极氧化。
24.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，水状的所述处理溶液包含元素钛和/或锆或铝的化合物。
25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，水状的所述处理溶液包含元素钛和/或锆或铝的化合物。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述处理溶液包含硝酸铝。
27.一种用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的设备，具有：
-用于以预设的带速(v)沿带运行方向运输所述钢带(1)的运输装置；
-用于干燥所述钢带(1)的第一干燥装置(4)，
-具有多个横向于所述带运行方向彼此并排布置的喷射转子(3)的至少一个旋转喷射器(2)，其中用于将水状的所述处理溶液涂覆到所述钢带(1)的至少一个表面上的所述旋转喷射器(2)与所述钢带(1)的所述表面间隔开地布置；
-用于给所述旋转喷射器(2)供应所述处理溶液的输送装置(6，8)具有输送管道(6)，所述输送装置 与所述旋转喷射器(2)并且与用于水状的所述处理溶液的储备容器(9)相连；
-驱动器，利用所述驱动器使所述旋转喷射器(2)的所述喷射转子(3)进行旋转，以便使水状的所述处理溶液取决于离心力地以喷射束的形式喷射到所述钢带(1)的所述表面上，并且在那里形成水状的所述溶液的湿膜；
-一对被驱动的平整辊(5a，5b)，所述平整辊在带运行方向上布置在所述旋转喷射器(2)的下游，并且所述平整辊用于使所述钢带(1)的所述表面上的水状的所述溶液的所涂覆的湿膜变均匀；
-用于干燥水状的所述溶液的所涂覆的所述湿膜的第二干燥装置，
所述输送装置(6，8)包括泵(8)，所述泵与耦联运输装置的控制装置连接，以便使在每单位时间输送给所述旋转喷射器(2)的所述处理溶液的量匹配于所述带速，
其中，所述平整辊设计为不产生待收集的处理溶液。
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