DE102006050702A1

DE102006050702A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Entfernen einer Metallbeschichtung

Info

Publication number: DE102006050702A1
Application number: DE102006050702A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ing. Welser
Original assignee: WELSER PROFILE GmbH
Current assignee: WELSER PROFILE GmbH
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2008-04-30
Also published as: EP1916061A1

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zum Entfernen einer Metallbeschichtung (18) eines beidseitig schmelztauchveredelten Bandmaterials (1), das im kontinuierlichen Prozess von einer Abwickeleinheit (2) zu einer Aufwickelhaspel (3) läuft, wobei ein zwischengeschaltetes Mittel zum Entfernen der Metallbeschichtung (18) zu einer Seite des Bandmaterials (1) vorgesehen ist, wobei als Mittel zum Entfernen der Metallbeschichtung (18) mindestens ein spanabhebendes Werkzeug vorgesehen ist, das derart auf nur eine Seite des Bandmaterials (1) einwirkt, dass infolge der Relativgeschwindigkeit zwischen dem durchlaufenden Bandmaterial (1) als Werkstück und dem spanabhebenden Werkzeug ein mechanischer Abtrag der Metallbeschichtung (18) erfolgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Entfernen einer Metallbeschichtung eines beidseitig schmelztauchveredelten Bandmaterials, das im kontinuierlichen Prozess von einer Abwickeleinheit zu einer Aufwickeleinheit läuft, wobei ein zwischengeschaltetes Mittel zum Entfernen der Metallbeschichtung zu einer Seite des Bandmaterials vorgesehen ist.
Das Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf die Herstellung von Stahlband, welches gewöhnlich durch Umformen, Stanzen und/oder Schweißen nachfolgend zu einem Produkt der Bauindustrie, Automobilindustrie und dergleichen weiter verarbeitet wird. Für besondere Einsatzfälle – insbesondere im Bauwesen – ist ein Oberflächenkorrosionsschutz erforderlich, damit das äußeren Umwelteinflüssen ausgesetzte Stahlband nicht rostet. Zu diesem Zwecke wird Bandmaterial der hier interessierenden Art gewöhnlich durch Schmelztauchveredelung behandelt. Während der Schmelztauchveredelung wird das Bandmaterial beidseitig mit einer meist Zink- oder Aluminiumbeschichtung versehen, welche im flüssigen Zustand auf das Bandmaterial aufgebracht wird und daher dauerhaft an dessen Oberfläche haftet.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind entsprechende Verfahren und Vorrichtungen zur Schmelztauchveredelung von Bandmaterial bekannt, welches im kontinuierlichen Prozess ein entsprechendes Schmelzbad durchläuft.
In speziellen Einsatzfällen ist eine beidseitige Metallbeschichtung eines Bandmaterials jedoch hinderlich. Denn wird ein beidseitig schmelztauchveredeltes Bandmaterial beispielsweise tiefgezogen, so kann sich die Metallbeschichtung in Zonen größerer Dehnung ablösen, was auch die Lackierfähigkeit beeinträchtigt. Ebenfalls beeinträchtigt eine beidseitige Metallbeschichtung eines Bandmaterials die Schweißbarkeit desselben.
Aus der EP 0 036 098 A1 geht eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum einseitigen Beschichten von endlos durchlaufendem Bandmaterial hervor. Um eine einwandfrei gleichmäßige einseitige Metallbeschichtung eines Bandmaterials zu erzielen, wird vorgeschlagen, oberhalb des Beschichtungsmediums um eine Umlenkrolle für Bandmaterial das Beschichtungsmedium mittels einer Schöpfrolle entgegen der Banddurchlaufrichtung gegen die Oberfläche des Bandes zu fördern. Damit widmet sich diese technische Lösung einer gezielt einseitigen Beschichtungsaufbringung auf das Bandmaterial. Die hierfür erforderliche technische Ausrüstung ist jedoch verglichen zu einem beidseitig schmelztauchveredeltem Bandmaterial weit aufwendiger. Zudem resultiert ein beträchtlicher technischer Zusatzaufwand daraus, sicherzustellen, dass nicht Reste des Beschichtungsmaterials zur gegenüberliegenden – nicht zu beschichtenden – Seite des Bandmaterials gelangen.
Es ist andererseits auch bereits versucht worden, ein gewöhnlich beidseitig schmelztauchveredeltes Bandmaterial zu einem einseitig schmelztauchveredeltem Bandmaterial umzuarbeiten, in dem zu einer Seite des Bandmaterials die hier befindliche Metallbeschichtung entfernt wird, und zwar auf elektrolytischem Wege. Abgesehen von den hohen Energiekosten, welche eine derartige technische Lösung erfordert, erscheint es unmöglich, den Einfluss der elektrolytischen Schichtentfernung völlig von der anderen Seite des Bandmaterials fernzuhalten, auf der die Metallbeschichtung erhalten bleiben soll. Darüber hinaus besteht ein Entsorgungsproblem bezüglich der verbrauchten Elektrolytflüssigkeit, welche giftige Metallsalze enthält.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Entfernen einer Metallbeschichtung eines beidseitig schmelztauchveredelten Bandmaterials zu schaffen, die/das sich durch fertigungstechnische Einfachheit bei hoher Qualität des Endprodukts und umweltfreundliche Herstellung auszeichnet.
Die Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Verfahrenstechnisch wird die Aufgabe durch Anspruch 9 gelöst. Die jeweils rückbezogenen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass als Mittel zum Entfernen der Metallbeschichtung mindestens ein spanabhebendes Werkzeug vorgesehen ist, das derart auf nur eine Seite des Bandmaterials einwirkt, dass in Folge der Relativbewegung zwischen dem durchlaufenden Bandmaterial als Werkstück und dem spanabhebenden Werkzeug ein mechanischer Abtrag der Metallbeschichtung erfolgt.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass hierdurch lediglich Metallspäne entstehen, welche einer metallischen Abfallverwertung zugänglich sind. Giftige Abfälle produziert die erfindungsgemäße Lösung nicht. Weiterhin zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung durch eine hohe Durchlaufrate aus, so dass die Entfernung der Metallbeschichtung zeitsparend durchführbar ist. Der ein spanabhebendes Werkzeug nutzende Prozess lässt sich über unterschiedlich grobe Werkzeuge und deren eigener Arbeitsgeschwindigkeit sowie Zustellbewegung optimal steuern. Je nach Wahl des spanabhebenden Werkzeugs sind verschiedene Oberflächengüten erzielbar und Dank des rein mechanischen Abtrags der Metallbeschichtung wird kein negativer Einfluss auf die gegenüberliegende Seite des Bandmaterials genommen, an welcher die Metallbeschichtung unverändert erhalten bleibt.
Um verschiedene Oberflächengüten zu erzielen oder verschieden starke Metallbeschichtungen optimal entfernen zu können, werden verschiedenartige spanabhebene Werkzeuge vorgeschlagen. So eignet sich ein ortsfest gegenüber der Anlage installiertes Hobel- oder Schabewerkzeug insbesondere zur Grobbearbeitung des Bandmaterials. Denn hiermit lassen sich in effizienter Weise relativ große Schichtdicken abtragen, dies allerdings nur recht grob. Daher empfiehlt es sich, der Grobbearbeitung eine Feinbearbeitung nachzuschalten, welche sich vorzugsweise eines rotierenden Bürstwerkzeugs bedient, das relativ geringere Dicken der Metallbeschichtung abträgt. Hierzu weist das Bürstwerkzeug vorzugsweise diamantbeschickte Bürstköpfe auf, welche sich durch eine hohe Standzeit sowie effiziente Abtragswirkung im Zusammenhang mit den hier interessierenden Beschichtungsmaterial auszeichnen.
Sollte die durch eine Feinbearbeitung erzielte Oberflächengüte nicht den gewünschten Anforderungen genügen, so ist es auch denkbar, der Feinbearbeitung eine weitere Bearbeitungsstufe im Sinne einer Feinstbearbeitung nachzuschalten, bei welcher vorzugsweise ein rotierendes Schleifwerkzeug als Bestandteil einer Schleifstation vorgesehen ist. Die Schleifstation weist vorzugsweise mindestens einen rotierenden Schleifkopf auf, welcher in Form einer Schleifscheibe, Schleifwalze oder Schleifband ausgebildet sein kann.
Gemäß einer weiteren die Erfindung im Hinblick auf einen effizienten Materialabtrag verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass das Bürstwerkzeug und/oder das Schleifwerkzeug entgegen der Bandlaufrichtung rotiert. Hierdurch ergibt sich im Zusammenwirken mit der Bewegungsgeschwindigkeit des Bandmaterials eine recht hohe Relativgeschwindigkeit zwischen Werkstück und Werkzeug, welche eine zügige Schichtentfernung gewährleistet.
Mit dem erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahrens eines beidseitig schmelztauchveredelten Bandmaterials lassen sich Metallbeschichtungen einer Schichtdicke von vorzugsweise 15 bis 13 μm effizient abtragen. Sind höhere Schichtdicken vorhanden, so empfiehlt sich der vorgeschaltete Einsatz eines Hobel- oder Scharbewerkzeugs, ehe zur Feinbearbeitung übergegangen wird.
Versuche haben ergeben, dass sich optimale Ergebnisse hinsichtlich Qualität der Oberfläche sowie eines zuverlässigen Herstellungsprozesses bei Durchlaufgeschwindigkeiten des Bandmaterials unterhalb 40 m/min ergeben. Höhere Durchlaufgeschwindigkeiten würden das Risiko einer Beschädigung von Werkstück oder Werkzeug unverhältnismäßig im Vergleich zu der damit gewonnenen schnellen Bearbeitungszeit erhöhen.
Bereits ohne Feinstbearbeitung per Schleifkopf lassen sich durch die Bürstenstation Oberflächenguten von 240 bis 1000 Mikronen Korngröße erzielen, falls das Bandmaterial als Stahlband ausgebildet ist.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Entfernen einer Metallbeschichtung eines beidseitig schmelztauchveredelten Bandmaterials,
2 eine Detaildarstellung eines Eingriffs zwischen Werkzeug und Werkstück während einer Grobbearbeitung und
3 ein Detaildarstellung des Eingriffs zwischen Werkstück und Werkzeug während einer Feinbearbeitung.
Gemäß 1 besteht eine hier in Form einer industriellen Anlage ausgeführte Vorrichtung zum Entfernen einer Metallbeschichtung eines beidseitig schmelztauchveredelten Bandmaterials 1, welches hier auf einer Abwickeleinheit 2 aufgewickelt ist, aus mehreren Arbeitsstationen, ehe das Bandmaterial 1 fertig bearbeitet auf einer endseitigen Aufwickeleinheit 3 wieder aufgewickelt wird.
Ausgehend von der Abwickeleinheit 2 durchläuft das Bandmaterial 1 eine Einführhilfe 4, welches das Bandmaterial 1 einer Bandendschweißanlage 5 zuführt. Die Bandendschweißanlage 5 dient dem Anschweißen eines Bandendes einer verbrauchten Rolle an Bandmaterial 1 an einen Bandanfang einer nachfolgenden Rolle. Zur Gewährleistung des kontinuierlichen Prozesses beinhaltet die Vorrichtung als nächste Arbeitsstation eine Schlaufengrube, welche eine Art Materialpuffer darstellt. Im Anschluss an die Schlaufengrube 6 sorgt eine Hobelstation 7 zunächst einmal für eine Grobbearbeitung des Bandmaterials 1. Die Hobelstation 7 umfasst ein ortsfest gegenüber der Vorrichtung angeordnetes Hobelwerkzeug 9, welches als spanabhebendes Werkzeug auf die zugewandten Seite des Bandmaterials 1 einwirkt, das in Folge der durch die Transportgeschwindigkeit des Bandmaterials erzeugten Relativgeschwindigkeit einen mechanischer Abtrag der Metallbeschichtung vom Bandmaterial 1 bewirkt. Der Hobelstation 7 ist eine Bürststation 8 nachgeschaltet, welche mehrere rotierende Bürstwerkzeuge 10 aufweist. Die Bürstwerkzeuge 10 kommen mit der Metallbeschichtung des Bandmaterials 1 in Kontakt und entfernen in Folge ihrer rotatorischen Arbeitsbewegung im Zusammenwirken mit der Transportgeschwindigkeit des Bandmaterials 1 einen weiteren Teil der Metallbeschichtung im Sinne einer Feinbearbeitung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist nachfolgend eine Schleifstation 11 zur Feinstbearbeitung des Bandmaterials 1 vorgesehen. Die Schleifstation 11 umfasst mehrere rotierende Schleifköpfe 12.
Nachdem Verlassen der Schleifstation 11 ist das ursprünglich beidseitig schmelztauchveredelte Bandmaterial 1 von einer Seite her von der Metallbeschichtung befreit. Es wird nachfolgend einem Treiber 13 zugeführt, der für den Transport des Bandmaterials 1 sorgt. Dem Treiber 13 ist eine Oberflächenbehandlungseinheit 14 zugeordnet, welche das bearbeitete Bandmaterial 1 von Rückstanden befreit. Nachfolgend durchläuft das Bandmaterial eine weitere Schlaufengrube 15 als weiteren Materialpuffer, ehe es einer Querteileinheit 16 zugeführt wird, welche zum Ablängen des Bandmaterials 1 vorgesehen ist. Nach Durchlauf eines Bremsgerüsts 17 gelangt das Bandmaterial 1 schließlich auf die Aufwickeleinheit 3.
Die 2a veranschaulicht den Eingriff eines Hobelwerkzeugs 9 am Bandmaterial 1. Die obere Metallbeschichtung 18 wird hierbei zumindest größtenteils spanabhebend infolge der Schneidgeometrie abgetragen.
Gemäß 2b erfolgt die restliche Abtragung der Metallbeschichtung 18 von Bandmaterial 1 durch ein rotierendes Bürstwerkzeug 10, das hier nur schematisch dargestellt ist. Das rotierende Bürstwerkzeug 10 vermag das relativ weiche, aus Aluminium oder Zink bestehende Beschichtungsmaterial spanend abzutragen, ehe es auf das im Kern aus Stahl bestehende Bandmaterial 1 trifft, gegenüber dem es wegen der Materialhärte zu keinem weiteren signifikanten Materialabtrag kommt.
In Ergebnis dessen wird die Metallbeschichtung 18 erfindungsgemäß zu nur einer Seite des Bandmaterials 1 sauber und ohne Beschädigung der Metallbeschichtung der anderen Seite entfernt.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzumfang der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So sind beispielsweise auch Aquivalente zu der gewöhnlich in Verbindung mit Metallbandrollen zum Einsatz kommenden Ab- und Aufwickeleinheiten denkbar, welche dem selben Zweck einer endseitig der Anlage angeordneten Materialzu- oder abführung dienen.

1: Bandmaterial
2: Abwickeleinheit
3: Aufwickeleinheit
4: Einführhilfe
5: Bandendschweißanlage
6: Schlaufengrube
7: Hobelstation
8: Bürststation
9: Hobelwerkzeug
10: Bürstwerkzeug
11: Schleifstation
12: Schleifkopf
13: Treiber
14: Oberflächenbehandlungseinheit
15: Schlaufengrube
16: Querteileinheit
17: Bremsgerüst
18: Metallbeschichtung

Claims

Vorrichtung zum Entfernen einer Metallbeschichtung (18) eines beidseitig schmelztauchveredelten Bandmaterials (1), das im kontinuierlichen Prozess von einer Abwickeleinheit (2) zu einer Aufwickeleinheit (3) läuft, wobei ein zwischengeschaltetes Mittel zum Entfernen der Metallbeschichtung (18) zu einer Seite des Bandmaterials (1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zum Entfernen der Metallbeschichtung (18) mindestens ein spanabhebendes Werkzeug vorgesehen ist, das derart auf nur eine Seite des Bandmaterials (1) einwirkt, dass infolge der Relativgeschwindigkeit zwischen dem durchlaufenden Bandmaterial (1) als Werkstück und dem spanabhebenden Werkzeug ein mechanischer Abtrag der Metallbeschichtung (18) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das spanabhebende Werkzeug nach Art eines ortsfesten Hobel- oder Schabewerkzeugs (9) ausgeführt ist, welches Bestandteil einer Hobelstation (7) zur Grobbearbeitung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das spanabhebende Werkzeug nach Art eines rotierenden Bürstwerkzeugs (10) ausgeführt ist, welches Bestandteil einer Bürststation (8) zur Feinbearbeitung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das spanabhebende Werkzeug nach Art eines rotierenden Schleifkopfes (12) ausgeführt ist, welcher Bestandteil einer Schleifstation (11) zur Feinstbearbeitung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bürstwerkzeug (10) und/oder das Schleifkopf (12) entgegen der Bandlaufrichtung rotiert.
Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürststation (8) der Hobelstation (7) in Bandlaufrichtung nachgeschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifstation (11) der Bürststation (8) und/oder der Hobelstation (7) in Bandlaufrichtung nachgeschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifstation (11) mindestens einen rotierenden Schleifkopf (12) umfasst, der als Schleifscheibe, Schleifwalze oder Schleifband ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines einseitig beschichteten, schmelztauchveredelten Bandmaterials (1) aus einem zuvor beidseitig schmelztauchveredelten Bandmaterial (1), das im kontinuierlichen Prozess von einer Abwickeleinheit (2) zu einer Aufwickeleinheit (3) transportiert wird, wobei dazwischen die Metallbeschichtung (18) zu einer Seite des Bandmaterials (1) entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen der Metallbeschichtung (18) durch mindestens ein spanabhebendes Werkzeug ausgeführt wird, das derart an nur eine Seite des Bandmaterials (1) in Eingriff gebracht wird, dass infolge der Relativgeschwindigkeit zwischen dem durchlaufenden Bandmaterial (1) als Werkstück und dem spanabhebenden Werkzeug ein mechanischer Abtrag der Metallbeschichtung (18) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Metallbeschichtung (18) von 15 bis 30 Mikrometern Schichtdicke mechanisch abgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial (1) ein Stahlband ist, dessen schichtentfernte Seite eine Oberflächengüte von 240 bis 1000 Mikronen Korngröße besitzt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Durchlaufgeschwindigkeit des Bandmaterials (1) 40 m/min beträgt.