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Anlage zur Behandlung von mit hoher Geschwindigkeit in Bädern, insbesondere
Entfettungsbädern, bewegten Metall-, insbesondere Stahlbändern Die Erfindung betrifft
eine Anlage zur Behandlung von mit hoher Geschwindigkeit in Bädern, insbesondere
Entfettungsbädern, bewegten Metall-, insbesondere Stahlbändern, bei welcher das
Band jeweils in einer Wanne mit einer Tauchrolle auf der Wanneneintritts- und einer
Tauchrone auf der Wannenaustrittsseite horizontal durch das Bad geführt und ein
Ueberlauf an der Wanne vorgesehen ist, von welchem die überlaufende Badflüssigkeit
zur Bandeintrittsseite der Wanne zurückgeführt wird.
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Bei einer vorbekannten Entfettungsalage dieser Bauart wird das Band
in einer Wanne in geringem Abstand von der Bad- (Lauge) oberfläche zwischen den
Elektroden hindurchgeführt. Dabei sind Tauchrollen mit verhältnismäßig großem Durchmesser
vorgesehen, die nur mit ihrem unteren Teil in das Bad eintauchen. Bei dieser mit
maximal 700 m/min. laufenden Anlage tritt eine starke Turbulenz im Bad und damit
eine verhältnismäßig starke Schaumbildung ein. Eine Abführung des Schaumes ist nicht
vorgesehen, so daß bei größeren Bandgeschwindigkeiten der Schaum über die Wannenränder
quillt. Die von dem schnellaufenden Band mitgerissene
Flüssigkeit
(Grenzschicht) staut sich am Wannenende. Hier ist ein Ueberlauf vorgesehen, der
die überlaufende Flüssigkeit in einer längs dieser Wanne angeordneten Rinne durch
natürliches Niveaugefälle in die Wanne in der Nähe des Bandeintritts zurUckführt.
Bei größerer Bandgeschwindigkeit tritt durch das Mitreißen der Grenzschicht eine
Niveauverschiebung ein, so daß unter Umständen das Band im ersten Teil der Wanne
trocken läuft.
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Bei höheren Bandgeschwindigkeiten tritt außerdem bei einer Anlage
dieser Bauart ein zu großer Band zug durch die mitgerissenen Grenzschichten ein,
so daß Bandrisse entstehen können.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Behandlungsanlage
für schnellaufende Bänder in Tauchbädern zu schaffen, die nicht nur die vorerwähnten
Nachteile der vorbekannten Anlage beseitigt, sendern darüberhinaus einen einwandfreien
Betrieb mit einer maximalen Bandgeschwindigkeit von etwa 1.200 m/min. ermöglicht.
Rine solche erhebliche Steigerung der Bandgeschwindigkett setzt voraus: Beherrschung
der Flüssigkeitsturbulenzen zur. Begltenzung der Schaumbildung in den Tauchwanren,
Einhaltung eines konstanten Flüssigkeitsniveaus in den Taucht wannen und günstige
Abführung des Schaumes, Begrenzung der Austragsverluste und Vermeidung unzulässig
hoher BandzUgee Diese mehrfache Aufgabe wird nach der Erfindung im wesentlichen
dadurch gelöst, daß die Tauchrollen vollständig innerhalb des Bades und in so großem
Abstand von den Badbegrefizungsf31ächen angeordnet sind, daß turbulente Strömungen
in der Nähe dieser Begrenzungsflächen, insbesondere an der Batioberfläche vermieden
werden, daß ferner in der Nähe der Auslaurrolle zwei gekrümmte, sich annähernd über
die Wanne reite erstreckende und in die Grenzschichten beidseitig des Bandes ragende
Leitschaufeln angeordnet sind, welche die Rückführung eines erheblichen Teils der
vom Band mitgerissenen Flüssigkeit in Richtung Bandeintritt bewirken, und daß weiterhin
an beiden LDwgswanden der Wanne Überläufe und Uberlaufkanäle vorgesehen sind, von
denen die übergelaufende Flüssigkeit in einen Sammeltank fließt und schließlich
von diesem wieder in die Wanne zurückgepumpt wird.
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Die Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden anhand eines in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, und zwar eine Entfettungsanlage
für Stahlbänder, die eine Breite von etwa 600 bis 1.200 mm und eine Dicke von etwa
0,15 bis 1,2 mm aufweisen. Diese Anlage hat die Aufgabe, durch eine chemische, mechanische
und elektrochemische Reinigung den durch den Walzprozeß entstehenden Ölfilm vom
Stahlband zu entfernen.
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Es zeigen: Fig. 1 bis 4 die wesentlichen, aufeinanderfolgenden Teile
einer Bandentfettungsanlage mit chemischer, mechanischer und elektrolytischer Reinigung,
Fig. 5 eine größere Darstellung der elektrolytischen Reinigung der Fig. 2 bzw. 3,
Fig. 6 die zugehörige Aufsicht, Fig. 7 einen Querschnitt nach Linie VII/VII der
Fig. 6, Fig. 8 die Ansicht einer profilierten Tauchrolle, Fig. 9 eine Teilaufsicht
auf diese Rolle in natürlichem Maßstab, Fig.10 einen Schnitt nach Linie X/X der
Fig. 9.
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Das von einer nicht dargestellten Abwickelhaspel kommende Band 1 wird
über eine Umlenkrolle 2 in eine Wanne 3 eingeführt, die mit Lauge gefüllt ist und
die zur chemischen Vorreinigung des Bandes dient. Der Laugenspiegel ist bei 4 angedeutet.
Das Band über wird
die beiden innerhalb des Bades angeordneten Tauchrollen 5 und 6 geführt. Anstelle
dieser Tauchentfettung können gegebenenfalls auch die bei 8 angedeuteten Spritzrohre
zur Vorreinigung dienen. Mit Quetschrollen 7 wird die vom austretenden
Band
mitgenommene Flüssigkeit zurückgehalten. Das Band wird dann über Umlenkrollen 9,
10 rotierenden Bursten 11, 12, 13, 14 zugeführt, die in einer zweiten Wanne 15 angeordnet
sind und zur beidseitigen mechanischen Reinigung des Bandes dienen. Diese Bürsten
arbeiten mit Stützrollen 16 zusammen, die das Band gegen den Bürstendruck abstützen.
Den Bürsten wird durch Spritzrohre 17 Wasser zugeführt, wobei zusätzlich Spritzrohre
18 angeordnet sind, ueber eine Umlenkrolle 19, Quetschrollen 20 und Umlenkrollen
21, 22 gelangt das Band 1 zu einem Steuerrollenpaar 23, 24 und wird schließlich
über eine Umlenkrolle 25 in eine zur elektrolytischen Reinigung dienende Wanne 26
geführt, die mit Lauge gefüllt und deren Oberfläche bei 27 angedeutet ist. Das Band
wird ähnlich wie bei der Vorreinigung in Wanne 3 über Tauchrollen 28, 29 horizontal
geführt. Uber und unter dem Band sind Elektroden 30 angeordnet, die zur elektrolytischen
Reinigung dienen. Das austretende Band wird über Quetschrollen 31 und eine zugleich
zur Messung des Bandzuges dienende Messrolle 32 durch ein S-Rollengerüst gerührt,
dessen beide Zugrollen 33, 34 das Band in einer S-Schleife führen.
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Uber eine zweite zur Messung des Bandzuges dienende Umlenkrolle 35
wird das Band über eine Umlenkrolle 36 in eine zweite zur elektrolytischen Reinigung
dienende Wanne 26 eingeführt, die dieselben Merkmale wie die erste vorbeschriebene
Wanne gemäß Fig. 2 aufweist. Über Quetschrollen 37 und Umlenkrollen 38, 39 wird
das Band durch eine zweite in einer Wanne 15 angeordnete Bürstenmaschine geführt,
welche im wesentlichen dieselben vorbeschriebenen Merkmale der Bürstenmaschine nach
Fig. 1 aufweist. über Quetschrollen 40 und eine Umlenkrolle 41 wird das Band einer
Spülwanne 42 zugeführt und in dieser über zwei Umlenkrollen 43, 44 und eine Tauchrolle
45 geführt. Das Band wird mit Heißwasser mittels der Spritzrohre 46 gespült. Über
Quetschrollen 47 gelangt das Band in eine Trockenvorrichtung 48, wo es mStels einer
Vielzahl von Heißluftdüsen 49 getrocknet wird. Das Band wird dann über Umlenkrollen
50, 51 einem zweiten Steuerrollen-Daar 52. 53 zugeführt und dann über Umlenkrollen
54. 55 zu einem zweiten, nicht dargstflten' s-Ròllengerüst geführt, worauf es dann
schließlich von einer Aufwickelhaspel zu einem Bund aufgewickelt wird.
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Aus der Zeichnung geht hervor, daß sowohl bei der Vorreinigung als
auch bei der elektrolytischen Reinigung die Tauchrollen 5, 6 bzw. 28, 29 vollständig
innerhalb des Bades angeordnet sind. Um turbulente Strömungen und damit Schaumbildung
weitgehend zu vermeiden, sind diese Tauchrollen in großem Abstand von den Badbegrenzungsflächen,
d. h. sowohl von den Badoberflächen 4, 27 als auch den Innenwänden der Wanne angeordnet.
Dabei haben die Tauchrollen einen verhältnismäßig geringen Durchmesser von beispielsweise
410 mm. Eingehende Untersuchungen haben ergeben, daß turbulente Strömungen an den
Badbegrenzungsflächen, insbesondere an der Badoberfläche, vermieden werden, wenn
die Tauchrollen in einem Abstand h (Fig. 7) von der Badoberfläche angeordnet sind,
der mindestens so groß ist wie der Durchmesser d der Tauchrollen.
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Wie ferner aus der Zeichnung, insbesondere Fig. 5, ersichtlich, sind
in der Nähe der Auslaufrolle 29 zwei gekrümmte, sich annähernd über die Wannenbreite
erstreckende und in die Grenzschichten beidseitig des Bandes ragende Leitschaufeln
56 und 57 angeordnet, welche, wie mit Pfeilen A und B angedeutet, die Rückführung
eines erheblichen Teiles der vom Band mitgerissenen Flüssigkeit in Richtung Bandeintritt
bewirken. Es sind weiterhin an beiden Längswänden 58 der Wanne überläufe 59 und
überlaufkanäle 60 vorgesehen, in denen die aus der Wanne seitlich übergelaufene
Flüssigkeit gesammelt wird und von hier über Rohrstutzen 61 und über nicht dargestellte
Leitungen in einen Sammeltank fließt, von welchem die Lauge schließlich wieder beim
Bandeintritt bei 62 (Fig. 5) in die Wanne zurückgepumpt wird.
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Die sich über die ganze Wannenlänge erstreckenden Überläufe 59 sind
zweckmäßig höhenverstellbar. Durch diesen seitlichen Überlauf kann unter Berücksichtigung
einer ausreichenden Zulaufmenge bei 62 die Verschiebung des Laugenniveaus bei laufender
Anlage weitgehend kompensiert bzw. konstant gehalten werden.
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Wie aus Fig. 5 und 6 hervorgeht, wird durch die Anordnung der Leitschaufeln
56, 57 sowohl im oberen als auch unteren Wannenbereich die mit Pfeil angedeutete
Rückströmung B erzielt. An der Laugenoberfläche wird durch diese Rückströmung der
sich bildende Schaum mitgenommen und gelangt, wie mit Pfeil C angedeutet, über die
überläufe 59 in die Überlaufkanäle 60. Um diese Abführung des Schaumes noch zu unterstützen,
sind vorteilhaft in der Höhe der Überläufe 59 keilförmige, sich über die Wannenbreite
erstreckende Schaumleitbleche 63 vorgesehen. Wie aus Fig. 5 und 7 hervorgeht, sind
ferner über den Überlaufkanälen 60 Sprühdüsen 64 angeordnet, die, wie bei 65 angedeutet,
einen großen Sprühbereich haben und damit den Schaum in den Überlaufkanälen zerschlagen.
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Zur Unterstützunz der Leitschaufeln 56. 57 können noch zwei weitere
Leitschaufeln 66, 67 in der Nähe des
zur Rückführung der mitgerissenen Flüssigkeit angeordnet sein.
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Um nach Möglichkeit einen großen Teil der Grenzschicht durch diese
Leitschaufeln zurückzuhalten und zurückzuführen, sind diese Leitschaufeln in geringem
Abstand a bzw. b von etwa 30 bis 50 mm vom Band angeordnet.
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Wie aus Fig. 7 hervorgeht, sind die Tauchrollen 28 bzw. 29 nicht nur
in größerem Abstand h von der Badoberfläche, sondern auch in größerem Abstand e
vom Wannenboden angeordnet, desgleichen auch die Stirnflächen 68 dieser Rollen in
größerem Abstand c von den Seitenwänden der Wanne. Bei einem Rollendurchmesser d
von beispielsweise 410 mm betragen die Abstände h und e etwa 450 mm und der Abstand
c 260 mm.
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Bei großen Bandgeschwindigkeiten bis zu etwa 1.200 m/min. werden bei
einer größeren Länge der Tauchwannen erhebliche Flüssigkeitsmengen (Grenzschichten)
mitgerissen, wodurch der Bandzug erheblich erhöht wird. Um Bandrisse zu vermeiden,
ist bei der dargestellten
Anlage die zur elektrolytischen Tauchbehandlung
dienende Wanne in die beiden Wannen 26 gemäß Fig. 2 und 3 unterteilt, die bei diesem
Ausführungsbeispiel eine Länge L von etwa nur 10 m haben. Zwischen beiden Wannen
ist das S-Rollengerüst 33, 34 angeordnet, mit welchem der Bandzuganstieg erheblich
abgebaut wird. Das Band läuft demgemäß auch von der Messrolle 35 mit einem verhältnismäßig
geringen Bandzug in die zweite elektrolytische Tauchwanne 26 ein.
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Der Bandzuganstieg kann außerdem noch dadurch vermindert werden, daß
alle zur Bandführung dienenden Rollen (mit Ausnahme der Steuerrollen und Messrollen)
angetrieben sind. Von diesen Rollen werden also Zugkräfte auf das Band übertragen.
Dabei hat sich jedoch herausgestellt, daß bei den hohen Bandgeschwindigkeiten dieser
Anlage ein sog. Aufschwimmen des Bandes an den Rollen stattfindet, d. h. durch die
mitgerissene Grenzschicht das Band von dem Rollenumfang abgehoben wird Um nun einen
Schlupf des Bandes gegenüber den Rollen zu vermeiden und Kraftschluß zwischen Rolle
und Bandzu erzielen, ist eine Profilierung dieser Rollen vorgesehen, die beispielsweise
in Fig. 8 bis 10 an einer Tauchrolle 28, 29 gezeigt ist. Danach sind die zur Bandführung
dienenden Rollen am gesamten Umfang mit sich kreuzenden Nuten 69, 70 versehen, die
mit der Erzeugenden E des Rollenzylinders spitze Winkel und t von zweckmäßig 450
einschließen. Um die zwischen Rollenumfang und Band gedrückte Flüssigkeit wirksam
abzuleiten, müssen diese Rillen eine verhältnismäßig große Breite und Tiefe von
3 bis 6 mm aufweisen. Versuche haben ferner ergeben, daß der beste Reibungswert
zwischen Rolle und Band dann erzielt wird bzw. nicht mehr gesteigert werden kann,
wenn die Nutenoberfläche 16 bis 20 % der Rollenumfangsrläche beträgt. So ist beispiel
weise in Fig. 9 und 10 veranschaulicht, daß die Rillen eine Breite s von 4 mm und
eine Tiefe t von 6 mm haben, und daß durch diese Rollen das Band tragende Rechteckflächen
bzw. Quadrate 71 gebildet werden mit einer Kantenlänge u von 40 mm. Aus Fig. 9 und
10
geht hervor, daß vorteilhaft auch noch die durch die Nuten entstehenden
Kanten 72 abgerundet sind, so daß Oberflächenbeschädigungen des Bandes vermieden
werden. Bei Metallrollen beträgt die Nutenoberfläche maximal etwa 16 % und bei Gümmirollen
maximal etwa 20 ffi der Rollenwnfangsfläche.
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Diese besondere Profilierung gilt nicht nur für die Tauchrollen, sondern
auch für alle anderen Führungs- bzw. Umlenkrollen, die nicht in einem Bad, also
an der Luft angeordnet sind.
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In Fig. 5 ist weiterhin veranschaulicht, daß die bei hohen Bandgeschwindigkeiten
vom Band mitgerissene Flüssigkeit nach dem Austreten des Bandes noch durch eine
weitere Maßnahme zurückgehalten werden kann. Es können über dem Bandaustritt beidseitig
des Bandes und über dessen Breite sich erstreckende Flachstrahldüsen 73 vorgesehen
sein, die in einem spitzen WinkelN zur Bandebene angeordnet sind und die das Band
entgegen seiner Laufrich; tung mit Druckflüssigkeit beaufschlagen. Eine optimale
Wirkung wird erzielt, wenn diese Düsen in einem Winkel von annähernd 30° zur Bandebene
angeordnet sind. Durch diese mit einem größeren Druck austretenden Flachstrahlen
wird die noch am Band haftende Grenzschicht abgeschält. Dies hat nicht nur den Vorteil,
daß die Austragsverluste damit vermindert werden, sondern auch den weiteren Vorzug,
daß die nachfolgenden Quetschrollen 31 wirksam die noch anhaftende Flüssigkeit zurückhalten
können und nicht etwa durch die mitgerissene Grenzschicht auseinandergepreßt werden.
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Versuche haben ergeben, daß bei Bandgeschwindigkeiten bis zu 20 m/sek.
eine optimale Wirkung erzielt wird, wenn die Flachstrahlen mit einem Druck von 2
- 3 atü aus den Düsen austreten und eine Dicke von etwa 3 - 4 mm haben.
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Um einen gleichmäßigen Bandzug über die ganze Breite des Bandes zu
erzielen und damit die Gefahr von Bandrissen zu beseitigen, ist ein mittiger Bandlauf
wesentlich. Zu diesem Zweck sind vor der ersten elektrolytischen Wanne 26 die beiden
auf einem gemeinsamen
Drehgestell gelagerten Steuerrollen 23,
24 vorgesehen, die gemeinsamun die mittige Bandein t chse a schwenkbar sind.
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Der mittige Bandlauf wird durch eine geeignete Kontrollenrichtung,
z. B. seitlich des Bandes angeordnete Fotozellen 74 kontrolliert und gesteuert.
Bei einem einseitigen Bandlauf wird dann das Rollenpaar 23, 24 um die Achse a so
verschwenkt, daß dann wieder der mittige Bandlauf eintritt.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der vorbeschriebenen Anlage
wird weitgehend eine Schaumbildung durch turbulente Strömungen vermieden. Dies gilt
nicht nur für die zur elektrolytischen Reinigung dienenden Tauchwannen 26, sondern
auch für die zur chemischen Vorreinigung dienende Tauchwanne 3.
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Dabei ist zu berücksichtigen, daß bei solchen Anlagen mit außerordentlich
schnellaufenden Bändern erhebliche Flüssigkeitsmengen vom Band mitgerissen werden,
die turbulente Strömungen verursachen. So wächst z. B. bei einer Bandgeschwindigkeit
von 1.200 m/min. und einer Bandlänge von 9 m die Grenzschicht auf ca. 260 mm an,
und zwar auf beiden Bandseiten. Die durch Elektrolyse erzeugte Schaumbildung ist
demgegenüber geringfügig und beträgt nur einen kleinen Bruchteil des durch Turbulenz
im Bad entstehenden Schaumes.