DE1621200A1 - Elektrisch leitende Walze,insbesondere fuer kontinuierliche Blechgalvanisieranlagen - Google Patents

Description

Elektrisch, leitende Walze, insbesondere für kontinuierliche Blechgalvanisieranlagen

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch leitende Walze, insbesondere für kontinuierliche, galvanische Blechverzinnungsanlagen, mit einem büchsenförmigen, zylindrischen Walzenkörper, der mittels Distanzringen koaxial auf einer Spindel befestigt ist, deren Enden aus dem Walzenkörper herausragen, und mit einem die Walze umgebenden Mantel aus elektrisch gut leitendem Werkstoff, sowie auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Es ist heute allgemein üblich, Weißblech durchlaufend herzustellen, indem ein im wesentlichen endloses Eisenband durch verschiedene Verarbeitungsbereiche geleitet wird. Das Eisenband, das eine beliebige Breite

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von bis zu 45 Zoll (1150 mm) aufweisen kann, durchläuft zuerst einen Abrollbereich, dann einen Vorbereitungsbereich, wo es durch chemische und mechanische Verfahren gereinigt wird, dann einen Galvanisierbereich für die elektrolytische Plattierung, wo es mehrere Elektrolysebäder durchläuft, dann den Endbearbeitungsbereich, wo es gespült und in anderer Weise fertigbearbeitet wird, und schließlich einen Aufroll- oder Abscher- und Stapelbereich·

Die Erfindung betrifft insbesondere das in dem Galvanisierbereich verwendete Gerät. In diesem Bereich läuft das Eisenband über eine erste elektrisch leitende oder Leiterwalze, von wo es senkrecht abwärts in ein erstes Elektrolysebad läuft, an dessen Boden sich eine erste Umlauf- oder Wannenwalze befindet, von wo das Band senkrecht aufwärts aus der Badflüssigkeit heraus über eine P zweite Leiterwalze senkrecht abwärts in ein zweites Bad läuft, um eine zweite Umlauf- oder wannenwalze am Boden des zweiten Bades herum, senkrecht aufwärts zu einer dritten Leiterwalze und so weiter durch eine beliebige Anzahl elektrolytischer Bäder. Der Elektrolyt in jedem Bad kann sauer und daher äußerst korrodierend sein und wird bei einer Temperatur von über 200° F (94° G) gehalten. Das Bad durchläuft die verschiedenen Bäder mit einer Geschwindigkeit von 1500 Fuß/min (45,7 m/min) oder darüber; während es sich durch die verschiedenen Bäder und um

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die Leiter- und Wannenwalzen auf und ab windet, muß jeder Strang einer jeden Schleife in einem genau senkrechten gleichbleibenden Verlauf gehalten werden, da das Band zwischen senkrechten, an jeder der beiden Seiten jedes Schleif ens tranges angeordneten Anoden hindurchläuft.

Um den Abstand zwischen dem Band und den Anoden gleichbleibend zu nalten, wird das Band während seines gesamten Durcnlaufs durch die Bäder unter Spannung gehalten. Das Eisenband selbst dient als Leiter, solange es sich in dem Bad befindet, wobei der Strom durch das Band und die Lsiterwalze fließt. Zur Erzielung ei&es zufriedenstellenden Stromflusses muß das Band gleichmäßig und fest an der Leiterwalze anliegen. Es dürfen keine Schmutzflecken zwischen dem Band und der Leiterwalze vorhanden sein, noch, dürfen an einer der Oberflächen Grübchen vorhanden sein, da in diesem Fall an diesen unregelmäßigen Stellen ein eine unvollkommene Plattierung verursachender Funkenüberschlag stattfinden würde.

Es ist daher ersichtlich, daß jede Leiterwalze folgende zwingende Toraussetzungen erfüllen muß:

1. Sie muß gegen die korrodierende Wirkung des Säurebads beständig sein, da das Band die Säure zu den oberen Leiterwalzen mitführt.

2. Die Walzen müssen starken Strom führen können.

3. Die Walzen müssen genau zylindrisch und hochpoliert

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sein, um eine einwandfreie Anlage mit dem Band zu schaffen.

4. Jede Walze muß dem Zug in zwei Strängen standhalten.

5. Sie muß im allgemeinen bei einer hohen Temperatur arbeiten.

Dies sind keinesfalls alle von Jeder Leiterwalze zu erfüllende Voraussetzungen, doGh reichen sie für den Beweis aus, daß diese Walzen in dem Verfahren eine wichtige Bolle spielen. Wegen der vielen an sie gestellten Bedingungen ist die Herstellung der Walzen teuer.

Solche Leiterwalzen können auch in anderen Abschnitten der Strecke eingesetzt werden, beispielsweise im Eeinigungs- und Beizabschnitt, dem Abschnitt für chemische Behandlung und in dem Bückflußbereich.

Bisher bestand Jede Walze aus einer Stahlspindel, die einen zylindrischen Walzenkörper tragt, der seinerseits einen aufgeschrumpften Mantel aus warmverformtem kupfer aufweist. Der Walzenkörper ist zur Ermöglichung der Wasserkühlung hohl und besteht aus Stahl, um den Spannungen in dem Band standzuhalten. Für den Mantel wird Kupfer in einer Stärke von 1/2 bis 1.1/2 Zoll (12,7 bis 38 mm) verwendet, um den Strom zufriedenstellend zu leiten und weil Kupfer leicht bearbeitbar ist und eine gute Politur ermöglicht. Vor allem wegen der Größe des stählernen

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Walzenkörpers, der einen Durchmesser von 18 bis 24· Zoll (460 bis 610 mm) und eine Axiallänge von etwa 4 ;Fuß (1,2i) aufweist, ist eine Ummantelung des Walzenkörpers mit einem 1/2 Zoll (12,7 mm) starken Kupferüberzug äußerst schwierig. Der Walzenkörper wird auf der Spindel mit Hilfe eines Paares von an den Walzenkörperenden und zwischen Walzenkörper und Spindel angeordneter Distanzringe gehalten. Die Spindelenden ragen durch die Distanzringe hindurch über den Walzenkörper hinaus und dienen als Walzenlager und Stromabnehmer. Der gesamte Walzenkörper und die herausragenden Stahlspindelenden sind mit einem Kupferüberzug versehen. Bisher bestand der Überzug durchwegs aus geschmiedeten und/oder gewalzten Kupferendmänteln und einem zylindrischen Walzenkörpermantel, die alle auf ihren entsprechenden Walzenabschnitten befestigt und miteinander verschweißt waren. Sowohl die endgeschmiedeten Mantelabschnitte als auch der zylindrische Hauptabschnitt des Mantels sind schwer erhältlich. Sie sind teuer und erst nach einer Wartezeit von Monaten verfügbar. Nach dem Kauf ist auch das Verfahren ihrer Befestigung auf der Walze und ihres Verschweißens miteinander kostspielig und zeitraubend. Wenn dies durchgeführt ist, wird der Walzenkörperabschnitt des geschweißten Mantels auf genaue Maße geschliffen und dann mit einer dünnen Chromschicht überzogen, die schließlich zur Erzielung der notwendigen guten Berührungsfläche poliert wird. Die Instandsetzungskosten von auf diese Art und Weise ummantelten Walzen können den Herstellungskosten einer neuen Walze entsprechen oder sie übersteigen.

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Trotzdem arbeiten diese Leiterwalzen ziemlich zufriedenstellend; ihr .Hauptnachteil ist ihre Kostspieligkeit und lange Herstellingszeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Valze der eingangs erläuterten Gattung zu schaffen, die bei gleicher Funktionsfähigkeit einfacher und billiger in der Herstellung ist. Dies wird er findungs gemäß dadurch erreicht, daß wenigstens im Bereich des Walzenkörpers ein den Mantel bildender, durch Thermospritzen aufgebrachter Hauptüberzug aus Kupfer, rostfreiem Stahl oder Monelmetall vorgesehen ist.

Mach einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß auf die Spindelen&en der Mantel in Form von warmbearbeiteten Muffen aus Kupfer aufgebracht ist.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen von er findungs gemäßen Walzen, das sich dadurch auszeichnet, daß die Walzenteile zunächst zusammengebaut werden und dann auf mindestens den Walzenkörper der zusammengebauten Walze der aus Kupfer, rostfreiem Stahl oder Monelmetall bestehende Hauptüberzug durch Thermospritzen aufgetragen wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. 10 9 817/1544

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Fig. 1 ist ein AxJalschni.tt durch, eine Leiterwalze, die einen vollständigen, durch Xhermospritzen aufgetragenen Kupferüberzug aufweist, und

Fig. ·2 und 3 sind jeweils ähnliche Schnitte von

zwei Walzen* von denen nur Abschnitte einen durch Xhermqspritzen aufgetragenen Überzug aufweisen·

Die in Fig. 1 dargestellte Walze besteht aus einer Stahlspindel, einem. Walzenkörper und einem Paar von Distanzringen in koaxialer Anordnung. Die Stahl spindel ist mit 10 A bezeichnet und weist einen zylindrischen mittigen Abschnitt 1Ö und Enden 11 und 12 von kleinerem Durehmesser auf. Sie ist hohl ausgebildet, um einen Kühlwasserdurchfluß zu ermöglichen. Der Abschnitt 10 trägt die in Zwischenabständen angeordneten, stählernen Distanzringe 13 und 14 und stärkere, ebenfalls stählerne Distanzringe 15 und 16. Ein oder beide Distanzringe 15 und 16 sind mittels einer Paßfeder 18 auf die Spindel aufgekeilt oder sonstwie drehfest mit ihr verbunden. Der mittige Abschnitt 10 der Spindel trägt mit Hilfe der Distanzringe den zylindrischen, hohlen Walzenkörper 19» die Spindelenden 11, 12 und der Walzenkörper 19 sind sämtlich mit einem Kupferüberzug versehen, der auf dem Walzenkörper etwa 1/2 Zoll (12,? Born) stark ist.

Anstatt diesen Kupfermantel nach dem Stand der Technik

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in drei oder mehr Teilen herzustellen und sie zusammenzuschweißen, wird der Mantel erfindungegemäß durch Thermospritzen, insbesondere Lichtbogenspritzen, auf den Stahl aufgetragen, um einen fugenlosen einteiligen Mantel zu erzielen. Der Hauptabschnitt 20 des Mantels ist etwa Ύ2. Zoll (12,7 mm) stark und die EndaTaechnitte 21 und 22 sind etwas stärker.

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\ , Vorzugsweise erhalten dei? oder die mit einem überzug zu versehenden Teile der Walze einen Vorüberzug eines dem Stahl eine gute Haftfähigkeit verleihenden Metalls. Venn der Hauptüberzug aus Kupfer besteht, kann der Vorüberzug

: Aluminiumbronze sein, nach deren Aufspritzen der Hauptüberzug aus Kupfer auf den Vorüberzug aufgespritzt wird. Die erforderliche Überzugsatärke wird fortlaufend aufge-

: bautj wenn die erforderliche Kupferstarke erreicht ist, wird das Kupfer geschliffen und der Hauptabschnitt 20 (gegebenenfalls auch andere Seile) mit einen rostfreien Stahl, Monelmetall, CnrOK oder Wickel plattiert und anechließend hochglanzpoliert. Vahlweiee können dieee Ketalle *uch durch Thermoapritse^ auf da« Kupfer aufgetragen werden _s , ■ _■■- ..I---.- -\ -_:; ■"■ ·

Bei einer ta^erea, in fig» 2 dexgeeteilten Aueführuae·form der Irfinduio«, erhalten nur der ViLltenkörper 19 A und die Außenflächen 15 A und 16 A der Dieteneringe einen thermogeeprittten Oberzug, während die Enden 11 A und 12 A der Spindel rit Muffen 30 und 31 aus warn

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verformtem Kupfer umgeben sind. Die Spindelenden müssen anschließend mit· Gewinde versehen werden, und diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß geschmiedetes Kupfer dem Gewindeschneiden besser standhält als aufgespritztes Kupfer. Trotzdem kann diese Ausführungsform den Nachteil haben, eine Schweißverbindung zwischen aufgespritztem und geschmiedetem Metall zu erfordern. TJm solche Schweißnähte zu verhindern, können die Muffen zuerst auf die Enden aufgeschrumpft werden und das aufgespritzte Metall dann auf den Walzenkörper, die Distanzringe und die Muffenkanten aufgetragen werden, um einen einzigen, einteiligen Mantel zu bilden.

Bei einer in Fig. 3 dargestellten dritten Ausführungsform erhält nur die gekrümmte Oberfläche des Walzenkörpers 19 B einen aufgespritzten Überzug, und die Außenfläche der Distanzringe 15 A und 16 A sind mit geschmiedeten Kupfermänteln 33 und 34· umgeben.

Für das Thermospritzen kann jedes bekannte oder geeignete Verfahren angewendet werden, beispielsweise Flamm-

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spritzen, Idchtbogenspritzen oder Plasmaspritzen.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wurden die mit einem Flammspritzüberzug zu versehenden Walzenteile zuerst gewindeartig grob aufgerauht, um die Haftung der aufgespritz ten Teilchen zu erhöhen und um gleichzeitig die für die

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Verklammerung verfügbare Oberfläche zu vergrößern. Sämtliche scharfen Kanten wurden beseitigt. Die Oberflächen wurden dann zur Entfernung von Korrosion und Schmutz und gleichzeitig zur weiteren Oberflächenvergrößerung mit Sand abgestrahlt.

Die Walze wurde dann in einem Spannfutter befestigt, um sie während des Aufspritzvorgangs zu drehen. Das Elammspritzen erfolgte ausschließlich über einen Lichtbogen, wobei die geschmolzenen Veilchen mittels Druckluft aufgespritzt wurden, der, falls erwünscht, ein zur Verhinderung der Oxydation geeignetes Inertgas beigegeben werden kann. Auf die Oberfläche wurde zuerst ein aus einem Aluminiumbronzeüberzug bestehender Vorauftrag aufgespritzt, da diese Legierung eine hohe Haftfestigkeit gegenüber Stahl und dem danach aufzuspritzenden Kupfer aufweist. Die Aufspritzbedingungen wurden so gewählt, daß das Vorauftragsmetall in groben Teilchen auf geschleudert wurde. Sin Hauptauftrag aus Kupfer wurde dann auf die Aluminiumbronze unter so gewählten Bedingungen aufgespritzt, daß eine dichte Kupferauflage mit niedrigem Schrumpfwert geschaffen wurde· Das Flammspritzen erfolgte, indem die Spritzpistole in einem durchschnittlichen Abstand von 6 Zoll (152 mm) an der Walze entlanggeführt wurde, während die Walze mit einer Geschwindigkeit von etwa 120 Qberflächenfuß/min (56,5 m/min) umlief. Soweit die Seitenflächen der Distanzringe einen Spritzüberzug erhielten,

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erfolgte dies von Hand, indem die Spritzpistole in etwa rechtem Winkel zu diesen Oberflächen gehalten wurde. Sie mit der Spritzschicht versehenen Oberflächen wurden dann bearbeitet und bei dem Walzenkörper die Flattier- und Schleifvorgänge durchgeführt«

Weitere Einzelheiten über geeignete Flammspritzverfahren sind ersichtlich aus _t

a) '•Der Maschinenmarkt;", Nr. 95 und φι vom 18» ffovember I960, bzw. 24-·; Harz 1961, und

b) dem Lehrbuch "Metal Spraying and.the Flaae Deposition of Ceramics, and Plastics" _t von W· E. Ballard, Verlag Chas. Griffin fe Co.

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Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE

1. Elektrisch leitende Walze, insbesondere für kontinuierliche, galvanische Blechverzinnungsanlagen, mit einem büchsenförmigen, zylindrischen Walzenkörper, der mittels Distanzringen koaxial auf einer Spindel befestigt ist, deren Enden aus dem Walzenkörper herausragen, und mit einem die Walze umgebenden Mantel, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens im Bereich" des Walzenkörpers (19) ein den Mantel bildender, durch Thermospritzen aufgebrachter Hauptüberzug (20 - 22) aus Kupfer, rostfreiem Stahl oder Monelmetall vorgesehen ist.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Spindelenden (11A, 12A) der Mantel in Form von warmbearbeiteten Muffen (30, 31) aus Kupfer aufgebracht ist.

«Walze nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß auf die Spindelenden (11A, 12A) und die Außenseiten (15A, 16A) der Distanzringe (15, 16) der Mantel in Form von warmbearbeiteten Flanschmuffen (33, 34) aus Kupfer aufgebracht ist.

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4. Valze nach einem, der Ansprüche 1 "bis 3> d a durch gekennzeichnet, daß mindestens der Walzenkörper (19) einen durch Thermospritzen aufgetragenen. Vorüberzug aus Aluminiumbronze aufweist.

5. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 4·, dadurch gekennzeichnet , daß der Hauptüberzug aus Kupfer besteht, das seinerseits einen Überzug aus rostfreiem Stahl, Monel- · metall, Nickel oder Chrom aufweist.

6. Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitenden Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Walzenteile (10 - 12, 15j 16, 19) zunächst zusammengebaut werden und dann auf mindestens den Walzenkörper (19) der zusammengebauten Walze der aus Kupfer, rostfreiem Stahl oder Monelmetall bestehende Hauptüberzug durch Thermospritzen aufgetragen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6 zum Herstellen einer elektrisch leitenden Walze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Spindelenden (11A, 12A) Muffen (30, 31 bzw, 33* 34) aus warm verformtem Kupfer aufgeschoben und anschließend auf den Walzenkörper (19) der Hauptüberzug

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aus Kupfer aufgespritzt wird. BAD ORIGINAL

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8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7> dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der Walzenkörper (19) nach dem Zusammenbau einen Vorüberzug aus thermo gespritzter Aluminiumbronze erhält.

9· Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 8, d a - m durch gekennzeichnet, daß die

ι Muffen (30, 31 bzw. 33, 3*) nach Auftragung des if letzten Überzugs ein Schraubgewinde zur Aufnahme von Muttern erhalten.

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