DE2133173A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abbeizen von oxydiertem Blech - Google Patents

Description

Dipl.-lng.RidiQrd Müller-Börncr

DipL-feg. Hons-Hdnrich Wey Berfin-DoNem, PodbieisidaiiM68 uei-liii, den 10. ,juui 1071

BATTELLE MEMORIAL INSTITUTE, Carouge/Genf (Schweiz)

Verfahren und Vorrichtung zum Abbeizen von oxydiertem

Blech

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abbeizen eines oxydierten Blechbandes.

Es ist bekannt, dass eine der grössten Schwierigkeiten bei der Herstellung von Blech, insbesondere Stahlblech, das Abbeizen, d.h. die Entfernung der die Blechoberfläche bedeckenden Oxydschicht, nach dem Warmwalzen oder beim Kaltwalzen nach dem Glühen ist. Obwohl der als "Zunder" bezeichnete äussere Teil dieser Oxydschicht manchmal dazu neigt, beim Abkühlen abzublättern, bleibt die Blechoberfläche immer noch mit einer unteren zäh haftenden Schicht bedeckt, die sich nur durch wiederholte elektrochemische Behandlungen entfernen lässt, denen häufig noch eine mechanische Vorbehandlung

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vorangehen und chemische Nachbehandlungen folgen müssen. Die mechanische Vorbehandlung ist in der Praxis, insbesondere wenn es sich um rostfreies Stahlblech handelt, eine Sand- oder Metallstrahlbehandlung, bei der das Blech mit kleinen Körnchen von sehr hartem Material, beispielsweise Stahlkörnchen, behandelt wird, die mit grosser Geschwindigkeit gegen die Blechoberfläche geschleudert werden. Diese Metallstrahlbehandlung dient zwei verschiedenen Zwecken, und zwar soll sie erstens die Oxydschicht von der Blechoberfläche lösen und zweitens soll die Oxydschicht, die durch die Metallstrahlbehandlung nicht entfernt werden kann, aufgespalten werden, um das Eindringen der Flüssigkeit der nachfolgenden Bäder zu erleichtern, in denen anschliessend die elektrochemischen Behandlungen durchgeführt werden. Wenn die Oxydschicht nämlich nicht auf diese Weise aufgespalten wird, so müssen die nachfolgenden elektrochemischen Behandlungen langer und zahlreicher sein. Nun ist es aber natürlich wünschenswert, die Dauer und die Zahl der nachfolgenden elektrochemischen Behandlungen soweit wie möglich einzuschränken, weil sie kostspielig sind, denn für ihre Durchführung werden grosse, viel Raum beanspruchende Wannen benötigt. Ausserdem müssen bei der Durchführung dieser elektrochemischen Behandlungen wegen der dabei verwendeten ätzenden chemischen Flüssigkeiten besondere Sicherheit svorkehrungen getroffen werden und schliesslich müssen diese Flüssigkeiten regelmässig erneuert werden, weil sich ihre beizende! Eigenschaften nach und nach erschöpfen.

Andererseits kann die Wirksamkeit der Metallstrahlbehandlung nicht unbegrenzt erhöht werden, denn bei der Aufspaltung der Oxydschicht darf der Aufprall der Körnchen nicht zu heftig sein, weil das Blech, das gewissermassen als "Amboss" dient, auf dem die Oxydschicht gehämmert wird, sonst an seiner Oberfläche

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örtlichen winzigen Verformungen ausgesetzt werden würde, die die Blechoberfläche rauh machen und das glänzende Aussehen des Fertigproduktes verringern würden.

Das erfindungsgemässe Beizverfahren beseitigt die vorstehend genannten Nachteile und erhöht die Wirksamkeit der bei den bekannten Verfahren verwendeten elektrochemischen Bäder.

Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich dadurch .aus, dass das Blechband einer Beizbehandlung durch Funkenbildung unterzogen wird, bei der die beiden Seiten des Blechbandes der" Wirkung einer Vielzahl von elektrischen Lichtbogen ausgesetzt werden, die über die gesamte Breite der Seite des Blechbandes verteilt sind und mit f

hoher Frequenz aufeinanderfolgen, worauf das Blechband wenigstens einer der herkömmlichen elektrochemischen und/oder chemischen Beizbehandlungen unterzogen wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens· Diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie wenigstens eine Funkenbildungseinheit umfasst, die in der Durchlaufrichtung des Blechbandes vor wenigstens einem der herkömmlichen elektrochemischen oder chemischen Bäder angeordnet ist und aus zwei Hälften besteht, von denen jede auf eine Seite des ^

Blechbandes einwirkt und eine sich über die Breite des Blechbandes erstreckende, aus mehreren Elektrodenelementen bestehende Elektrode umfasst, wobei die Elektrodenelemente an einen Impulsgeber zur Erzeugung von Stromstössen hoher Frequenz angeschlossen sind, die die elektrischen Lichtbogen hervorrufen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

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Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch die

erflndungsgemässe Vorrichtung;

Fig. 2 ein Schaltschema eines Teils der Vorrichtung, der zur Messung des Ausmasses der Entfernung der Oxydschicht dient;
Fig. 3 ein Schaltschema des Teils der Vorrichtung

zur Erzeugung der Lichtbogen;

Fig. 4 ein Schaltschema, das einen Teil der Vorrichtung gemäss Fig. 3 im einzelnen zeigt; Fig. 5 ein Schema zur Veranschaulichung der Anordnung

eines Teils der Fig. 3* ^und

Fig. 6 eine Schnittansicht einer Variante der in den Fig. 1 und 3 dargestellten Elektrodenelemente. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird in die · Folge der herkömmlichen Beizbehandlungen wenigstens eine Behandlung unter Funkenbildung eingeschaltet. Zu diesem Zweck wird jede Seite des Blechbandes der Wirkung einer schnellen Folge von Funken, d.h. kleinen intermittierenden Lichtbogen, ausgesetzt, die an mehreren dicht nebeneinanderliegenden Stellen über einen Streifen verteilt sind, der sich über die gesamte Breite des zu behandelnden Blechbandes erstreckt. Diese Funken folgen mit einer hohen Frequenz, die mehrere kHz erreichen kann, aufeinander. Vorzugsweise werden diese Funken nacheinander an allen Stellen dieses Streifens erzeugt, um all diese Stellen innerhalb einer Zeit zu bestreichen, die kürzer als die Wiederholungszeit der Funken ist. Jeder dieser Funken erzeugt einen Stromimpuls von sehr hoher Spitzenstromstärke (bis zu mehreren hundert Ampere), so dass diese Impulse intermittierende Lichtbogen bilden, die auf die Blechoberfläche eine stark erodierende Wirkung ausüben. Infolge der Vorwärtsbewegung des Blechbandes verteilt sich diese wiederholte erodierende Wirkung auf verschiedene Stellen der Blechoberfläche, so dass schliesslich eine sich über die gesamte Oberfläche des Blechbandes erstreckende erodierende Wirkung erhalten

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wird. Die Qualität der durch diese erodierende Wirkung erzielten Beizbehandlung kann durch Veränderung der Spitzenstromstärke der Impulse und der Impulsfrequenz reguliert werden. Erfindungsgemäss wird diese letztere Möglichkeit benutzt, um den Grad der Abbeizung unabhängig von dem urpsrünglichen Oxydationsgrad, der je nach Blechart sehr unterschiedlich sein kann, im wesentlichen konstant zu halten. Zur Erzielung dieser Regulierung wird am Eingang des hinter der Funkenbildungseinheit angeordneten elektrochemischen Bades eine Messung des erzielten Grades der Abbeizung vorgenommen und dementsprechend die Lichtbogenfrequenz geregelt. Diese Messung kann durch bekannte Mittel erfolgen . Eine sehr vorteilhafte Lösung besteht darin, dass f der Widerstand gemessen wird, den die Blechoberfläche dem Durchgang des elektrischen Stroms entgegensetzt. Dies kann beispielsweise in der Weise geschehen, dass zwischen dem Bad und dem Blech eine elektrische Spannung von bestimmter Höhe angelegt und die Stromstärke des auf der mit dem Bad in Berührung stehenden Blechfläche fliessenden Stroms ununterbrochen gemessen wird. Die Stromstärke des auf der'mit dem Bad in Berührung stehenden Blechfläche fliessenden Stroms hängt dabei naturgemäss von der auf der Blechoberfläche vorhandenen Oxydschicht ab.in Abhängigkeit von dem durch diese Messung ^ jeweils ermittelten Messwert wird dann die Lichtbogenfrequenz geregelt. Wenn die ermittelte Stromstärke schwach ist, wie es der Fall sein wird, wenn auf der Blechoberfläche eine verhältnismässig dicke Restoxydschicht verblieben ist, so wird die Lichtbogenfrequenz erhöht. Wenn die ermittelte Stromstärke dagegen hoch ist, wie es der Fall sein wird, wenn auf der Blechoberfläche eine sehr dünne oder gar keine Restoxydschicht verblieben ist, so wird die Lichtbogenfrequenz verringert. Natürlich müssen alle Vorkehrungen getroffen werden, um zu verhindern, dass die Widerstandsmessung nicht durch Störungen

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beeinträchtigt wird, die nicht von der Oxydschicht aus« gehen. So muss bei der Durchführung der Widerstandsmessung in der vorstehend beschriebenen Weise vor allem die eigene elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeit des elektrochemischen oder chemischen Bades beachtet werden, um Störungen zu vermeiden, die durch Veränderung dieser Leitfähigkeit infolge von Temperatur- oder Konzentrationsschwankungen hervorgerufen werden können. Das vorstehend beschriebene Verfahren zur Messung des Abbeizgrades durch Messung des elektrischen Widerstandes ist jedoch nur eine von vielen Möglichkeiten, die hier lediglich als Beispiel angeführt wurde. Beispielsweise könnte die Messung auch auf optischem oder akustischem Wege, z.B. durch ein Ultraschallverfahren, oder durch andere bekannte Mittel vorgenommen werden.

Durch die Einbeziehung der Lichtbogenbehandlung in die Folge der herkömmlichen Aetzbehandlungen und die Durchführung dieser Lichtfcogenbehandlung, ehe das Blech der Wirkung wenigstens eines der herkömmlichen elektrochemischen oder chemischen Aetzbäder ausgesetzt wird, wird d-ie Wirksamkeit dieser Bäder erhöht, denn durch die Lichtbogenbehandlung wird die Oxydschicht zumindest stellenweise angegriffen und wenn die Oxydschicht auch nicht vollständig dadurch entfernt wird, so wird doch ihre Struktur verändert, d.h. sie wird gewissermassen porös gemacht, denn durch jeden Lichtbogenfunken entsteht in der Oxydschicht zumindest eine örtliche winzige Vertiefung oder im günstigeren Falle ein die Oxydschicht bis zum Metall durchdringendes Loch. Diese "Porosität" erleichtert das Eindringen der Flüssigkeit des nachfolgenden elektrochemischen oder chemischen Bades. Daher ist es von Vorteil, die Lichtbogenbehandlung vor der Einbringung des Blechs in das erste Bad, d.h. unmittelbar nach der Sand- oder Metallstrahlbehandlung, vorzunehmen. In einigen günstigen

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Fällen kann auch ganz auf die Sand- oder Metallstrahlbehandlung verzichtet und diese durch die Lichtbogenbehandlung ersetzt werden. Dies bietet den zusätzlichen Vorteil, dass die Rauheit· der geätzten Blechfläche verringert wird. So hat sich bei Versuchen mit, rostfreiem Stahlblech gezeigt, dass die bei der Metallstrahlbehandlung entstehende Rauheit von 15-20 JUm auf herabgesetzt werden kann, wenn die Metallstrahlbehandlung durch die Lichtbogenbehandlung ersetzt wird. Durch diese Verringerung der Rauheit der Oberfläche des Blechs wird ein sehr glattes Blech von höherer Qualität erzielt.

Aber selbst In den Fällen, wo es erforderlich ist, die Sand- oder Metallstrahlbehandlung beizubehalten, bringt die Einbeziehung der Lichtbogenbehandlung in die λ

Folge der herkömmlichen Aetzbehandlungen den Vorteil, dass diese Aetzbehandlungen durch Verringerung der Zahl der benötigten Bäder wesentlich vereinfacht werden.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Das zu behandelnde Blechband ist in Fig. 1 mit 1- bezeichnet und bewegt sich in Richtung des Pfeils 2, wobei es an einer Funkenbildungseinheit J> vorbeiläuft, an der die Lichtbogenbehandlung erfolgt. Nach Passieren der Funkenbildungseinheit J> läuft das Blechband 1 über Führungsrollen 4 in und durch ein elektrochemisches oder chemi- % sches Bad 5· Am Eingang des Bades 5 befindet sich eine Messzelle 6 zur Messung des Wirkungsgrades der Aetzbehandlung. Die Funkenbildungseinheit 3 und Messzelle sind in doppelter Ausführung vorgesehen bzw. bestehen aus zwei Hälften, von denen die eine die obere Blechfläche und die andere die untere Blechfläche bearbeitet. Da diese beiden Hälften jeweils in gleicher Weise ausgebildet sind, wird hier nur die eine Hälfte, und zwar die der oberen Blechseite zugeordnete Hälfte, beschrieben.

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Die Punkenbildungseinheit 3 umfasst eine Elektrode 10, die aus mehreren in einen Isolierkörper 12 eingebetteten Elektrodenelementen 11 besteht. Das obere Ende jedes der Elektrodenelemente 11 ist mit einer Verteilerschaltung 13 verbunden, deren Eingang an die Hauptklemme l6 eines Impulsgebers l4 angeschlossen ist, dessen andere Hauptklemme 17 an Erde gelegt ist. Der Impulsgeber l4 liefert eine Serie von Impulsen oder sehr kurzen Stromstössen hoher Stromstärke, die mit hoher Frequenz aufeinanderfolgen. Die Impulsfrequenz kann durch ein Steuersignal geregelt werden, das einer Steuerklemme 15 am Impulsgeber l4 zugeleitet wird. Die Verteilerschaltung 13 ist so ausgelegt, dass diese Impulse nacheinander den Elektrodenelementen 11 der Elektrode 10 zugeführt werden, wobei alle Elektrodenelemente 11 in einer Zeit bedient werden, die kürzer als die Schwingungsdauer des Impulsgebers l4 ist.

Die Messzelle 6 besteht im wesentlichen aus einer plattenförmigen Messelektrode 20, die in der Flüssigkeit 31 des Bades 5 in vorbestimmtem Abstand von der Oberfläche des zu behandelnden Blechbades 1 angeordnet ist. Die Messelektrode 20 ist über einen Widerstand 21 mit dem einen Pol einer Stromquelle 22 verbunden, die eine vorbestimmte Spannung liefert. Der andere Pol der Stromquelle 22 ist an Erde gelegt. Die Stromquelle 22 speist ausserdem über einen Widerstand 23 ein Hilfselektrodenpaar 24, das in unmittelbarer Nähe der Messelektrode 20 in der Flüssigkeit 31 des Bades 5 angeordnet ist. Die am Ausgang des Widerstands 21 abgenommene Spannung wird einer Vergleichsschaltung 25 zugeführt, der ferner die am Ausgang des in den Stromkreis der Hilfselektroden 24 eingeschalteten Widerstands 23 abgenommene Spannung zugeführt wird. Die Vergleichsschaltung 25 ist so ausgelegt, dass an ihrem Ausgang 26 ein Signal erhalten wird, das dem Unterschied

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zwischen den an den Widerständen 21 und 23 abgenommenen Spannungen entspricht. Somit ist dieses Signal lediglich von der Stärke der die Oberfläche des Blechbandes 1 bedeckenden Oxydschicht und nicht von der Leitfähigkeit der Flüssigkeit 31 abhängig, die infolge von Schwankungen der Temperatur oder Konzentration dieser Flüssigkeit unterschiedlich sein kann. Bei dieser Flüssigkeit handelt es sich um eine ätzende Flüssigkeit, beispielsweise chlorwasserstoffsäure, die die auf der Oberfläche des Blech-.bandes 1 befindliche Oxydschicht angreift.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, besteht die Messzelle 6 aus einer Wheatstonebrücke, die in einem ihrer Zweige ausser dem Widerstand 21 die Badflüssigkeit jjl zwischen dem Blechband 1 und der Messelektrode 20 und in ihrem anderen Zweig ausser dem Widerstand 23 die Badflüssigkeit zwischen den Hilfselektroden 24 enthält.

Der Ausgang 26 der Vergleichsschaltung 25 ist über eine Leitung 27 mit der Steuerklemme 15 des Impulsgebers l4 so verbunden, dass die Frequenz des Impulsgebers l4 durch das von der Messzelle 6 abgegebene Signal gesteuert wird. Somit ist die Leitung 27 eine Art RUckkoppiungsleitung, durch die die Frequenz der vom Impulsgeber 14 erzeugten Impulse in Abhängigkeit von dem Grad der durch die Lichtbogenbehandlung bewirkten Abbeizung im wesentlichen ^j konstant gehalten wird, auch wenn die Stärke der ursprünglich vorhandenen Oxydschicht verschieden ist. Wenn der Grad der erzielten Abbeizung ungenügend ist, so ist die auf der Oberfläche des Blechbandes 1 verbliebene Oxydschicht dicker und der durch den Widerstand 21 fliessende Strom nimmt ab. Dann bewirkt das über die Leitung 27 übermittelte Rückkoppiungssignal eine Erhöhung der Frequenz des Impulsgebers l4, wodurch die Abbeizung der Oxydschicht durch den Llchtbogen-

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effekt verstärkt wird. Wenn der Grad der erzielten Abbeizung dagegen gut ist, so setzt die auf dem Blechband verbliebene Restoxydschicht dem Stromdurchgang einen geringeren Widerstand entgegen und die Stromstärke des über den Widerstand 21 fliessenden Stroms nimmt zu. In diesem Falle bewirkt das über die Leitung 27 übermittelte Signal eine Verringerung der vom Impulsgeber 14 erzeugten Frequenz, um eine zu starke Lichtbogenbildung zu verhindern, damit die daraus resultierende Abbeizung der Oxydschicht nicht zu einer Beschädigung oder Erosion des Metalls des Blechbandes führen kann.

Die ätzende Flüssigkeit ^l kann auch eine Salpetersäurelösung sein, die in bestimmten Fällen an der Oberfläche von Stahlblechen eine schnelle Passivierung hervorruft, die um so stärker sein wird je besser das Blech abgebeizt ist. Da diese Passivierung eine Erhöhung des Widerstandes an der mit der Flüssigkeit in Berührung stehenden Oberfläche des Blechs zur Folge hat, wird der. Impulsgeber 14 in diesem Falle so ausgelegt, dass er auf das von der Vergleichsschaltung 25 gelieferte Steuersignal in umgekehrter Weise wie vorstehend beschrfeben reagiert, d.h. bei guter Abbeizwirkung und daraus resultierendem hohen Widerstand nimmt die Impulsfrequenz ab und bei schlechter Abbeizwirkung und daraus resultierendem geringen Widerstand nimmt die Impulsfrequenz zu.

Der Impulsgeber l4 kann ein Impulsgeber beliebiger bekannter Art sein, der schnell aufeinanderfolgende Kraftimpulse hoher Stromstärke erzeugt. Da die Elektrode 10 jedoch in einem gewissen Abstand vom Blechband 1 angeordnet ist, empflelt sich die Verwendung eines Impulsgebers mit zwei Stromkreisen, von denen der eine einen Vorbereitungsimpuls von hoher Spannung (von mehreren kV)

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aber geringer Stromstärke erzeugt, der für den Kraftimpuls von niedriger Spannung aber hoher Stromstärke einen ionisierten Weg vorbereitet, der den Durchgang des den Lichtbogen erzeugenden Kraftimpulses erleichtert.

Fig. 3 zeigt lediglich als Beispiel ein Schaltschema, das die Wirkungsweise eines solchen Impulsgebers veranschaulicht. Ein Steueroszillator 4o, der mit einer Frequenz schwingt, die durch eine Stellvorrichtung, beispielsweise einen Stellknopf 4l, auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden kann, dient zur Parallelsteuerung von zwei Stromkreisen, und zwar eines Vorbereitungsstromkreises 42 und eines Kraftstromkreises 43. Der Vorbereitungsstromkreis 42 erzeugt den Vorbereitungsimpuls ^ und der Kraftstromkreis 43 erzeugt den Kraftimpuls. Diese beiden Impulse werden nacheinander durch die Verteiler-Schaltung 13 an die verschiedenen Elektrodenelemente 11a, 11b usw. der Elektrode 10 verteilt. Die Verteilerschaltung 13 kann beispielsweise als Verzögerungsleitung mit mehreren Zellen LC 32, 33, 34 usw. ausgebildet sein, wie aus Fig. ersichtlich ist. Die Spule L jeder der Zellen LC-32, 33 und 34 stellt die PrimärvAckLung eines Transformators dar, dessen Sekundärwicklung an eines der Elektrodenelemente angeschlossen ist. So bildet beispielweise die Spule 38 d der Zelle 33 die Primärwicklung eines Transformators, dessen Sekundärwicklung 37 an eines der Elektrodenelemente 11 der Elektrode 10 angeschlossen ist. Das andere Ende jeder der Sekundärwicklungen ist an eine Sammelleitung angeschlossen, die die Sekundärwicklungen mit dem Kraft-Impulsgeber 43 verbindet. Diese Schaltung gewährleistet, dass die abgegebene Leistung nicht an ein einzelnes Elektrodenolement geht, sondern an alle Elektrodenelemente verteilt wird, so dass jedes Elektrodenelement einen Lichtbogen erzeugt. Die von der Verzögerungsleitung insgesamt verursachte Verzögerung muss jedoch kürzer als eine Schwingungs-

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periode des Steueroszillators 4o sein, um zu gewährleisten, dass ein gegebener Impuls alle Elektrodenelemente passiert hat, ehe der nächste Impuls erscheint. Der Steueroszillator 4o ist so ausgelegt, dass die von ihm abgegebene Frequenz um den mit Hilfe des Stellknopfes 4l eingestellten Wert durch eine einer Steuerklemme 44 zugeführte Steuerspannung verändert werden kann. Diese Steuerspannung wird durch die Rückkopplungsleitung 27 zugeführt, die an die Steuerklemme 44, die der Steuerklemme 15 in Pig. I entspricht, angeschlossen ist.

Der Kraftstromkreis 4^ ist mit einer schematisch durch einen Stellknopf 39 angedeuteten Stellvorrichtung zur Regelung der Impulsspitzenstromstärke versehen.

Der Steueroszillator 4o kann zweckmässig mit einer Hilfsschaltung versehen sein, die nach jedem Vorbereitungsimpuls eine Blockierung des Vorbereitungsstromkreises 42 bewirkt, wobei die Dauer dieser Blockierung länger als die für die Desionisierung des Raums zwischen der Elektrode 10 und dem Blechband 1 erforderliche Zeit sein muss, um die Löschung der unter den Elektrodenelementen 11 überspringenden Lichtbogen zu gewährleisten und die Bildung von Dauerlichtbogen zu verhindern.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:

Die periodisch zwischen den Elementen 11 der Elektrode 10 und der Oberfläche des Blechbandes 1 wie aus Fig. 1 ersichtlich auftretenden Entladungen entfernen durch ihre erodierende Wirkung wenigstens einen Teil der auf der Oberfläche des unter der Elektrode 10 durchlaufenden Blechbandes 1 befindlichen Oxydschicht. Da sich das Blechband 1 in Richtung des Pfeils 2 bewegt, wird somit seine Oberfläche fortlaufend einer Abbeizbehandlung durch Lichtbogenwirkung unterzogen. Der Grad dieser Abbeizung wird durch

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die Messzelle 6 gemessen, die in dem Bad 5 an der Stelle angeordnet ist, an der das Blechband 1 in das Bad 5 eintritt. Das über die Rückkopplungsleitung 27 übermittelte Steuersignal bewirkt eine Veränderung der Lichtbogenfrequenz um den durch den Stellknopf 4l (Fig. 3) eingestellten Wert und gewährleistet die Regelung dieser Frequenz, so dass der Grad der durch den Lichtbogen bewirkten Abbeizung im wesentlichen konstant bleibt. Diese Abbeizung erfolgt gleichzeitig auf der oberen und unteren Fläche des Blechbandes 1, da die Funkenbildun^seiiheit j5 und die Messzelle 6 in doppelter Ausführung bzw. in zwei Hälften vorgesehen sind, wobei jede Hälfte der Funkenbildungs- . einheit 3 unabhängig von der anderen Hälfte durch die entsprechende Hälfte der Messzelle 6 gesteuert wird.

Die Funkenbildungseinheit J arbeitet ähnlich wie eine herkömmliche Funkenerosionsvorrichtung mit dem Unterschied, dass die Funkenerosion in flüssiger Umgebung stattfindet, während die Funkenbildung bei dem erfindungsgemässen Verfahren in der Luft stattfindet, und dass die Elektrode bei der Funkenerosionsvorrichtung in unmittelbarer Nähe des Werkstücks angeordnet ist, während die Elektrode 10 bei der erfindungsgemässen Funkenbildungseinheit in beträchtlichem Abstand (zwischen 1 und 10 mm) von dem zu behandelnden Blechband 1 angeordnet ist. Wegen diesem Abstand wird die vorstehend beschriebene Vorbereitungsentladung angewandt, die die für das Ueberspringen des Lichtbogens erforderliche Ionisation erzeugt.

Eine Variante der in den Fig. 1 und 3 dargestellten Elektrodenelemente ist in Fig. 6 dargestellt. Das in Fig. dargestellte, anstelle der in den Fig. 1 und 3 verwendbare Elektrodenelement ist als Hohlzylinder 51 ausgebildet. Der Hohlraum 52 des HohlZylinders 51 ißt an seinem unteren Ende

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durch eine Stirnwand 53 abgeschlossen, in dessen Mitte ein kreisrundes Loch 54 freigelassen ist. In dem Hohlraum 52 des Hohlzylinders 51 ist eine Stange 55 zur Erzeugung der Vorbereitungsspannung vorgesehen. Das untere Ende der Stange 55 erstreckt sich bis zum unteren Ende des Hohlzylinders 51s wo es in dem Loch 54 aufgenommen ist. Am oberen Ende des Hohlzylinders 51 ragt die Stange 55 aus dem Hohlraum 52 durch ein quer dazu angeordnetes Isolierstück 56 hervor. Am oberen Teil des Hohlzylinders 51 ist 'ferner ein mit dem Hohlraum 52 in Verbindung stehender Rohrstutzen 57 vorgesehen, der an eine nicht dargestellte Druckgasquelle, beispielsweise für die Zuführung von Druckluft oder eines Reduktionsgases, angeschlossen ist. Somit kann in den Hohlraum 52 des Hohlzylinders 51 ein dauernder Gasstrom eingeleitet werden, der durch den die Stange 55 umgebenden ringförmigen Teil des Lochs 54 austritt.

Die Stange 55 ist mit dem einen Ende der Sekundärwicklung 58 eines Transformators 59 verbunden, wobei das andere Ende der Sekundärwicklung 58 mit dem Hohlzylinder 51 verbunden ist. Der Hohlzylinder 51 ist mit dem Kraftstromkreis 43 (Fig. 4) verbunden. Die Primärwicklung des Transformators 59 stellt die Spule L einer der Zellen LC einer Verzögerungsleitung dar, die wie bei der Ausführung gemäss Fig. 4 als Verteilerschaltung ausgebildet ist, so dass der Transformator 59 in der gleichen Weise wie der in Fig. 4 dargestellte Transformator 37» 38 arbeitet.

Wenn am Ausgang des Vorbereitungsstromkreises 42 ein Impuls erscheint, so wird durch den Transformator 59 zwischen dem Hohlzylinder 51 und der Stange 55 eine hohe Spannung erzeugt, die zwischen dem unteren Ende 6l der

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Stange 55 und der Stirnwand 53 des Hohlzylinders 51 eine Ueberschlagentladung verursacht. Diese Entladung hat eine starke Ionisierung innerhalb' des die Stange 55 umgebenden · ringförmigen Teils des Lochs 5^ zur Folge und, und da in diesem ringförmigen Teil des Lochs ^h ein ständiger Gasfluss vorhanden ist, verschiebt sich diese Entladung aus dem Hohlzylinder 51 nach aussen, wo ein zapfenförmiger Ionisierungsbereich 62 entsteht. Dieser zapfenförmige Ionisierungsbereich besteht aus einem leitenden Medium und bildet gewissermassen einen Fortsatz des Hohlzylinders 51· Dieser Fortsatz verlängert das den Lichtbogen erzeugende Elektrodenelement und verkürzt den Abstand zwischen dem Elektrodenelement und dem Blechband 1, Diese Verkürzung ist aus- { reichend, um durch die vom Kraftstromkreis 4j an das Elektrodenelement gelieferte Spannung einen Lichtbogen zwischen dem Elektrodenelement und dem Blechband 1 überspringen zu lassen.

Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine wirksame Abkühlung des Elektrodenelements gewährleistet wird und dass durch den durch das Loch 5^ ausströmenden Gasstrom die durch den Lichtbogen gelösten Oxydteilchen entfernt werden. Ferner gestattet die durch diesen Gasstrom entstehende Blaswirkung eine Erhöhung der Lichtbogenfolgefrequenz, denn durch die Erneuerung der Luft in der Umgebung des Elektrodenelements bewirkt dieser Gasstrom eine ™ zwangsläufige Entfernung der Ionen, die viel schneller vonstatten geht als wenn sie lediglich durch Desionisierung auf dem Wege der Wiedervereinigung erfolgt.

Im übrigen können die Vorteile der Blaswirkung auch bei einer Elektrode wie der in den Fig. 1 und J5 dargestellten Elektrode 10 mit massiven Elektrodenelementen zunutze gemacht werden. Zu diesem Zweck braucht die Elektrode nur

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mit einer Vorrichtung zur Zuführung von Druckgas versehen sein, die durch seitliche Blaswirkung einen parallel zum Blechband und vorzugsweise zur Bewegungsrichtung des Blechbandes entgegengesetzt gerichteten Gasstrom erzeugt.

Flg. 1 zeigt eine Funke nbil dungs einheit j5, -die in Durchlaufrichtung des Bandes 1 vor dem Bad 5 angeordnet ist. Da eine Abbeizanlage im allgemeinen aus mehreren hintereinander angeordneten elektrochemischen und/oder chemischen Bädern besteht, kann es von Vorteil sein, weitere Funkenbildungseinheiten vor einem oder mehreren der nachfolgenden Bäder anzuordnen. In jedem Falle umfasst die Anlage jedoch eine vor dem ersten Bad angeordnete Funkenbildungseinheit, die bei bestimmten Blecharten auch die Sand- oder Metallstrahlvorrichtung ersetzen kann, so dass die letztere wegfallen kann, was eine beträchtliche Vereinfachung des Verfahrens darstellt. Wenn in bestimmten Fällen die Sand- oder Metallstrahlvorrichtung beibehalten werden muss, so wird die Funkenbildungseinheit zwischen der Sand- oder Metallstrahlvorrichtung und dem ersten elektrochemischen oder chemischen Bad angeordnet. In diesem Falle wird mit der Sand- oder Metallstrahlbehandlung eine Grobbeizung mit der Lichtbogenbehandlung eine Fe inbeizung und mit den elektrochemischen und/oder chemischen Bädern eine Fertigbeizung des Blechbandes ausgeführt.

Das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Vorrichtung eignen sich grundsätzlich für alle Eisen- und Nichteisenmetalle, auf deren Oberfläche sich während ihrer Production eine Oxydschicht bildet, wie es beispielsweise beim Warmwalzen oder beim Glühen nach dem Kaltwalzen von Eisenmetallen der Fall ist. Insbesondere sind das vorstehend beschriebene Verfahren und die vor-

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stehend beschriebene Vorrichtung zur Behandlung von Eisenmetallblechen, in erster Linie Blechen aus schwach legiertem rostfreiem Stahl, bestimmt.

Bei Behandlung eines Eisenblechs mit 17 % Chromgehalt, das mit einer 0,01 mm dicken Oxydschicht bedeckt war, wurden mit dem erfindungsgemässen Verfahren ausgezeichnete Ergebnisse erzielt, d.h. durch die Lichtbogenbehandlung wurde die Oberfläche des Metalls vollkommen freigelegt, wobei für die Lichtbogenbehandlung des Blechbandes 1 eine Elektrode 10 mit Elektrodenelementen mit einem Durchmesser d (Fig. 5) von 10 mm verwendet wurde. Die Elektrodenelemente waren dabei so in der Elektrode angeordnet, dass deren Kraftlinien 46 auf der Oberfläche des Blechbandes 1 mit einem Abstand e^ von 2 mm voneinander verteilt waren, wobei die Elektrode selbst sich in einem Abstand von 3 mm von der Oberfläche des Blechbandes befand und durch einen Impulsgeber gespeist wurde, dessen Impulsspitzenstromstärke etwa 500 A betrug, während die Impulsdauer etwa 1 ms und die Impulsfrequenz 200 Hz betrug, wobei sich das Blechband mit einer Geschwindigkeit von 30 cm/sec bewegte.

Patentansprüche:

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Claims (11)

1. Patentansprüche:

   bandes, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechband (l) einer Beizbehandlung durch Funkenbildung unterzogen wird, bei der die beiden Seiten des Blechbandes der Wirkung einer Vielzahl von elektrischen Lichtbogen ausgesetzt werden, die über die gesamte Breite der Seite des Blechbandes verteilt sind und mit hoher Frequenz aufeinanderfolgen, worauf das Blechband wenigstens einer der herkömmlichen elektrochemischen und/oder chemischen Beizbehandlungen unterzogen wird.
2. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkungsgrad der Beiζbehandlung durch Funkenbildung fortlaufend durch
   Messung der nach der Beizbehandlung auf der Oberfläche des Blechbandes (l) verbliebenen Oxydschicht ermittelt
   wird und die Folgefrequenz der Lichtbogen in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser Messung so geregelt wird, dass der Wirkungsgrad der Beizbehandlung konstant bleibt.
3. 5· Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Wirkungsgrades der Beiζbehändlung am Eingang des elektrochemischen oder chemischen Bades (5) vorgenommen wird, in dem das Blechband (l) unmittelbar nach der Beizbehandlung durch Funkenbildung behandelt wird.
4. 4. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des
   Wirkungsgrades der Beizbehandlung durch Messung des
   elektrischen Widerstands an der mit der BadflUssigkelt (31) in Berührung stehenden Oberfläche des Blechbandes (1)
   erfolgt.

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5. 5· Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennze lehnet, dass das Blechband (1) vor der Beizbehandlung durch Funkenbildung einer Sand- oder Metallstrahlbehandlung unterzogen wird.
6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens eine Punkbildungseinheit (3) umfasst, die in der Durchlaufrichtung des Blechbandes (l) vor wenig stens einem der herkömmlichen elektrochemischen oder chemischen Bäder (5) angeordnet ist und aus zwei Hälften besteht, von denen jede auf eine'Seite des Blechbandes (l) einwirkt und eine sich über die Breite des Blechbandes (1) erstreckende, aus mehreren Elektrodenelementen (11) bestehende Elektrode (10) umfasst, wobei die Elektrodenelemente (11) an einen Impulsgeber (l4) zur Erzeugung von Stromstössen hoher Frequenz angeschlossen sind, die die elektrischen Lichtbogen hervorrufen.
7. 7· Vorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (10) mit einer Vorrichtung zur Zuführung von Druckgas versehen ist, die das Druckgas in einer Richtung parallel zur Oberfläche des Blechbandes (1) bläst.
8. 8. Vorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Elektrodenelemente (11) aus einem leitenden Hohlzylinder (51) besteht, dessen Hohlraum (52) über ein an einem Ende des Hohlzylinders (51) vorgesehenes Loch (54) mit der Atmosphäre in Verbindung steht, wobei der Hohlzylinder (51) mit einer leitenden Stange (55) versehen ist, die sich in Längsrichtung axial durch den Hohlraum (52) im Hohlzylinder (51) und ein an dessen dem Loch (54) entgegengesetztem Ende angeordnetes Isolierstück (56) erstreckt und mit ihrem freien Ende in der Mitte des Lochs (54) liegt, und in der Nähe des mit dem Isolierstück (56) versehenen Endes des Hohlzylinders (51)

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   ein Rohrstutzen (57) vorgesehen ist, der an eine Druckgasquelle angeschlossen ist, mit deren Hilfe ein durch den Hohlraum (52) und das Loch (54) messender dauernder Gasstrom rechtwinklig zur Oberfläche des Blechbandes (1) erzeugt werden kann, und der Impulsgeber (l4) einen Vorbereitungsstromkreis (42) und einen Kraftstromkreis (4j5) umfasst, wobei der Vorbereitungsstromkreis (42).dazu dient, zwischen der Stange (55) und dem Hohlzylinder (51) eine Impulsfolge hoher Spannung zu erzeugen, die zwischen dem Ende der Stange (55) und dem Rand des Lochs (54) Lichtbogen überspringen lässt, während der Kraftstromkreis (4^) zur Zuführung von Stromimpulsen hoher Stromstärke an den Hohlzylinder (51) dient.
9. 9· Vorrichtung nach Patentanspruch 6, da durch gekennzeichnet, dass jeder Punkenbildungs-' einheit (j5) eine Messvorrichtung (6, 20-25) zugeordnet ist, die ein Steuersignal erzeugt, das von einer physikalischen Grosse abhängt, die durch die Oxydschicht bestimmt wird, die auf dem Blechband (1) nach Durchgang durch die Funkenbildungseinheit (3) verbleibt, und diese Messvorrichtung (20-25) an den Impulsgeber (l4) der Funkenbildungseinheit (3) über eine Rückkopplungsleitung (27) angeschlossen ist, wobei der Impulsgeber (l4) so ausgelegt ist, dass seine Impulsfrequenz von dem durch die Messvorrichtung (6, 20 25) erzeugten Steuersignal so gesteuert wird, dass die auf dem Blechband (l) nach Passieren der Funkenbildungseinheit (3) verbleibende Oxydschicht unabhängig von der Stärke der zu Beginn der durch die Funkenbildungseinheit {J>) bewirkten Lichtbogenbehandlung auf der Oberfläche des Blechbandes (l) vorhandenen Oxydschicht im wesentlichen konstant bleibt.
10. 10. Vorrichtung nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung eine Messzelle (6) umfasst, die den elektrischen Widerstand an der mit der BadflUssigkeit (31) in Berührung stehenden Oberfläche des Blechbandes (l) misst, und dieser elektrische Widerstand die vorgenannte physikalische Grosse darstellt.

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11. 11. Vorrichtung nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle (6) eine Stromquelle (22) zur Lieferung eines elektrischen Strom vorbestimmter Spannung, eine in der Flüssigkeit (31) des elektrochemischen oder chemischen Bades in kurzem Abstand von dem Blechband (l) parallel dazu angeordnete Messelektrode (20), ein Paar in der Flüssigkeit (31) des elektrochemischen oder chemischen Bades (5) in der Nähe der Messelektrode (20) angeordneter Hilfselektroden (24), einen ersten zwischen der Messelektrode (20) und der Stromquelle (22) angeordneten Widerstand (21), einen zweiten zwischen den Hilfselektroden (24) und der Stromquelle (22) angeordneten Widerstand (23) und eine Vergleichs- i schaltung (25) umfasst, die mit einem zwischen der Messelektrode (20) und dem ersten Widerstand (2l·) angeschlossenen ersten Eingang, einem zwischen den Hilfselektroden (24) und dem zweiten Widerstand (23) angeordneten zweiten Eingang und einem an den Impulsgeber (l4) angeschlossenen Ausgang versehen ist, wobei diese Elemente so miteinander verbunden sind, dass sie eine durch die Stromquelle (22) gespeiste Messbrücke bilden, die in einem ihrer Zweige den ersten Widerstand (21), das Blechband (l) und die zwischen dem Blechband (1) und der Messelektrode (20) befindliche BadflUssigkeit (31) und in ihrem anderen " Zweig den zweiten Widerstand (23) und die zwischen den Hilfselektroden (24) befindliche Badflüssigkeit (31) umfasst, und die Vergleichsschaltung (25) an die beiden Enden der Diagonale dieser Messbrücke so angeschlossen ist, dass das von der Vergleichsschaltung (25) abgegebene Signal von der Spannungshöhe und -richtung in dieser Diagonale abhängig ist und das Steuersignal für den Impulsgeber (14) bildet.

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