DE2229630B2 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Oberflächenbehandlung - Google Patents
Vorrichtung zur kontinuierlichen OberflächenbehandlungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Oberflächenbehandlung, vorzugsweise zum
Entfetten und Beizen von langgestrecktem Gut, insbesondere von Bändern und Drähten, in einem
zwangsweise strömenden Elektrolyten, bestehend aus einem dem Profil des Gutes angepaßten Rohr von
düsenförmig sich veränderndem Querschnitt, einem oder mehreren Elektrolyteinlässen, die in eine Überdruckkammer
münden, die das Rohr in einen Elektrolytgluchstromzweig und einen -gegenstromzweig teilt.
Vorrichtungen zur schnelleren kontinuierlichen Oberflächenbehandlung
für Band- und Drahtmaterial gewinnen im Hüttenwesen immer mehr an Bedeutung. Ein
Beweis dafür ist die Tatsache, daß heute in einem durchschnittlichen Kaltwalzwerk bereits ungefähr die «·
Hälfte des gesamten Bodenflächenbedarfes für die Oberflächenbehandlungsanlagen benötigt wird. Dieser
Umstand ist auf die steigenden Anforderungen an die Qualität der Halbfabrikate und der Oberflächenveredelung
der Endprodukte zurückzuführen. Die Verwirkli- h>
chung dieser Anforderungen an derartige Oberflächenbehandlungs-Vorrichtungen ist eine an sich positive
Erscheinung. Negativ wirkt sich jedoch die Tatsache aus, daß die meisten derartiger Oberflächenbehandlungs-Vorrichtungen
für hohe Leistungen große Abmessungen besitzen, zu teuer sind, hohe Anschaffnngskosten
für die Bauten hervorrufen und durch ihre Größe und auch im Betrieb und in der Wartung kostspielig sind.
Eine der Ursachen liegt in den bisher bekannten Verfahrenstechniken, die größtenteils von den ursprünglich
für Stückgut entwickelten Verfahren abgeleitet sind. Diese Verfahren sind mit ziemlich langen
Behandlungszeiten verbunden, woraus sich auch die große Länge der kontinuierlichen Anlagen für die
geforderten hohen Leistungen ergibt.
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine radikale Herabsetzung der Anschaffungskosten
und der Betriebskosten durch die Schaffung einer neuen Vorrichtung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Oberflächenbehandlung
dadurch gelöst, daß zwischen den in den Elektrolyt-Stromzweigen angeordneten Kavitationsdüsen
aus elektrischem Isoliermaterial oder wenigstens vor ihnen Elektroden angeordnet sind, deren lichte
Weite immer größer als die kleinste lichte Weite der Kavitationsdüse ist, und die Rohrenden mit Abschlüssen
für die Elektrolytzuführung und -abführung versehen sind.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Durch die Erfindung entsteht der Vorteil, daß die Behandlungszeiten auf einen Bruchteil der bisher
benötigten Werte verkürzt und insbesondere bei Reinigungsprozessen, wie bei Entfetten und Beizen,
besonders niedrig gehalten werden. So kann beispielsweise bei kaltgewalzten Bändern eine Qualiiätsentfettung
innerhalb einiger Zehntelsekunden, in der Regel binnen 0,1 bis 0,2 Sekunden gegenüber einem Vielfachen
dieser Zeit be> den bekannten Produktionsstraßen erzielt werden. In gleichen Größenordnungen verkürzen
sich auch die Beizzeiten auf etwa 1 bis 5 Sekunden. Bei nichtlegierten Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt
genügt beispielsweise zum Beizen nach dem Warmwalzen oder Glühen die Zeit von 1 Sekunde. Bei
dickeren Zunderschichicn ist es allerdings zweckmäßig vordem 3eizen den Zunder mechanisch zu brechen.
Fast proportional zur Verkürzung der Behandlungszeiten verkürzen sich auch die Baulangen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung im Vergleich zu den herkömmlichen Vorrichtungen, was eine bedeutende
Herabsetzung der Anschaffungskosten, eine Einsparung wertvoller Bodenfläche in den Produktionshallen, sowie
auch eine wesentliche Verringerung der Wärmeverluste bedeutet. Durch die geringe Baulänge der Vorrichtung
ergibt sich weiterhin der Vorteil, daß die Vorrichtung leichter in die jeweiligen Fertigungsstraßen eingeschaltet
werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Funktionseinheit
der Vorrichtung mit 6 Elektroden,
F i g. 2 einen Längsschnitt einer vereinfachten Funktionseinheit mit 2 Elektroden,
F i g. 3 einen Längsschnitt durch den F.ndabschluß,
Fig.4 einen Längsschnitt durch eine vereinfachte Funktionseinheit ohne den Mittelzufluß des Elektrolyts.
Ein Grundbauelement der Vorrichtung ist die Rohroperationseinheit nach F i g. I und 2.
Die Rohroperationicinhcit, durch deren gan/c Länge
die zu behandelnden Gegenstände, insbesondere Bänder
oder Drähte 1, kontinuierlich geführt werden, besteht aus einer mittleren Überdruckkammer 3, die mit
einem oder mehreren Eintrittsstutzen versehen ist, aus Elektroden 4, Kavitationsdüsen 5 und Füdabschlüssen S1
deren Ausführungsbeispiel in Fig. 3 dargestellt ist. Der
Elektrolyt, dessen Zusammensetzung und Temperatur der gegebenen Operation entspricht, strömt unter
Druck durch den Stutzen 2 in die Überdruckkammer 3, in der sich der Strom des Elektrolyts in einen Gegeri-
und einen Gleichstromzweig teilt und strömt dann durch die Streifen der einzelnen Elektroden 4 und die
Kavitationsdüsen 5 auü elektrischem Isolatormaterial in
die Endabschlüsse 6, die den Strom des Elektrolyts sammeln und ihn aus der Einheit abführen. Der
Querschnitt der Überdruckkammer 3, der Elektroden 4, der Kavitationsdüsen 5 und auch des Abschlusses 6 ist
dem Profil der hindurchzuführenden und zu behandelnden Gegenstände angepaßt, d.h., für Drahte ist der
Querschnitt dieser Teile rund, für Bänder in Form eines engen Rechtecks. Der Drosselquerschnitt der einzelnen
Kavitationsdüsen 5 vergrößert sich in der Regel in Richtung der Überdruckkammer 3, insbesondere wenn
eine größere Zahl an Elektrode-Kavitationsdüsen-Paaren einandergereiht ist. Der Sinn dieser Anordnung
besteht darin, die Energieverluste des strömenden Elektrolyts zu kompensieren und dadurch ungefähr auf
der gleichen Höhe die Druck- bzw. die Unterdruck-Minimas
in dem Drosseldurchschnitt der Kavitationsdüsen zu halten. Das ganze System ist an geeigneten Stellen,
z. B. in der Eintrittsüberdruckkammer 3 oder in dem Austrittsabschluß 6 durch Hilfsführungen 7 aus einem
abriebbeständigen Material ergänzt, deren Querschnitt immer kleiner ist als der kleinste Querschnitt der
Kavitationsdüse 5. Die Führung des Drahtes oder der Bänder kann selbstverständlich auch auf eine andere
Art, z. B. durch Rollen oder Zylinder, gesichert werden. Die Zahl der Elektroden und der Kavitationsdüsen in
einem Zweig der Operationseinheit geht aus der erforderlichen Intensität der Technologie, aus dem
erforderlichen Durchfluß des elektrischen Stromes und der zulässigen Belastung der Elektroden hervor. Für die
meisten Fälle zeigt sich als Optimum ein System mit drei Elektroden in jedem Zweig der Einheit, und zwar
sowohl vom Standpunkt der Druckverluste als auch vom Standpunkt der Varianten der elektrischen
Schaltung. Wenn man mit drei Elektroden nicht auskommt, ist es besser, zwei oder mehrere Operationseinheiten hintereinander anzuordnen, als die Zahl der
Paare Elektrode-Kavitationsdüse in einem Zweig der Einheit zu erhöhen.
Für kleinere Leistungen, d. h. vor allem für kleine Durchtrittsgeschwindigkeiten des Drahtes oder des
Bandes genügt die Ausführung nach F i g. 2, bei der sich in jedem Zweig nur je eine Elektrode 4 in der
Überdruckkammer 3 befindet; die Kavitationsdüsen 5 sind dann direkt hintereinander ohne zwischengelegte
Elektroden angeordnet.
Ein Ausführungsbeispiel des Endabschlusses, der besonders für die mit Drähten arbeitenden Einheiten
bestimmt ist, ist in Fig. 3 dargestellt, üer Strom des
Elektrolyts, der aus der letzten Kavitationsdüse 5 der
ίο Operationseinheit nach F i g. 1 oder 2 austritt, stößt mit
dem energetisch äquivalenten Strom des Elektrolyts zusammen, der durch eine weitere Zuleitung 8 in die
kegelförmige Düse 12 mit einem spitzen Scheitelwinkel eingeführt wird. Der Elektrolyt fließt durch den
gemeinsamen Abfluß 10 ab. Die Düse 12, deren Drosselquerschnitt einstellbar ist, arbeitet als Ejektor,
so daß er bei richtiger Schließung selbst zum Schließen der Einheit genügt. Um die richtige hermetische
Schließung der Einheit auch bei einer Störung der
>o Funktion des Ejektors, z. B. durch Abweichen des
Drahtes 1 aus der Achse, zu sichern, das durch örtliche Krümmung des Drahtes verursacht werden kann, wird
eine weitere einstellbare, kegelförmige Düse 13 angebracht, in die über eine Zuleitung 9 Luft oder
Dampf zugeleitet wird, die durch die Einwirkung des Ejektors Außenatmosphäre ansaugt. Der Strom der
Luft bzw. der Mischung des Dampfes und der Luft aus der Düse 3 fängt die eventuellen Überläufe aus der Düse
auf und führt sie durch den Hilfsabfluß 11 ab. Bei den am
«ι Ende der Einheit montierten Verschlüssen liquidiert die Ejektorfunktion der Düse 13 größtenteils auch den
Überschuß an Elektrolyt, der sich noch auf dem Draht 1 befindet.
Für wenig anspruchsvolle Fälle, bei denen kleinere
ιϊ Druckamplituden des Elektrolyts genügend sind, kann
die Einheit nach Fig.4 gewählt werden, bei der die Mittelzuführung 2 ganz entfällt und die umgekehrt als in
der Einheit nach F i g. 1 und 2 dargestellter: Kavitationsdüsen und Elektroden 5 nur mit dem durch die
ii. Leitungen 8 zugeleiteten Elektrolyt arbeiten, der durch
den Mittelablaß 14 abfließt.
Die kompletten Betriebsvorrichtungen sind nach den Anforderungen der Technologie in der Regel aus
einigen hintereinandergeschalteten Operationseinheiten zusammengesetzt; bei Mehrstromvorrichtungen
wird eine entsprechende Anzahl gleicher paralleler Systeme angeordnet. Die vollständige Vorrichtung
enthält selbstverständlich die Elemente, die zur Zirkulation des Elektrolyts d. h. insbesondere die
Vorratsbehälter, Pumpen. Erhitzer des Elektrolyts, Filter, Quellen des Stromes, Absaugvorrichtungen und
dergleichen enthält.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Oberflächenbehandlung,
vorzugsweise zum Entfetten und Beizen von langgestrecktem Gut, insbesondere von Bändern
und Drähten, in einem zwangsweise strömenden Elektrolyten, bestehend aus einem dem Profil
des Gutes angepaßten Rohr von düsenförmig sich veränderndem Querschnitt, einem oder mehreien
Elektrolyteinlässen, die in eine Überdrucl-.kammer münden, die das Rohr in einen Elektrolytgleichstromzweig
und einen -gegenstromzweig teilt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den in den Elektrolyt-Stromzweigen angeordneten
Kavitationsdüsen (5) aus elektrischem Isoliermaterial oder wenigstens vor ihnen Elektroden (4)
angeordnet sind, deren lichte Weite immer größer als die kleinste lichte Weite der Kavitationsdüse ist,
und die Rohrenden mit Abschlüssen (6) für die Elektrolytzuführung und -abführung versehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Endabschluß (6) nach der letzten Kavitationsdüse (5) eine mit einer Elektrolytzuleitung
(8) versehene, gegen den Elektrolytstrom aus der Kavitationsdüse gerichtete, im Querschnitt
verstellbare kegelförmige Düse (12) mit spitzem Scheitelwinkel aufweist, ein Elektrolytabfluß (10)
zwischen den Düsen (12) und (5) und hinter der Düse (12) eine mit einer Zuleitung (9) für gasförmiges ■*>
Medium versehene, zur Düse (12) analog Düse (13) mit einem zwischen den Düsen (12) und (13)
liegenden Elektrolytabfluß(ll)angeordnet ist.
3. Abänderung der Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichne!, daß die Kavitationsdüsen !l
(5) mit der kegelförmigen Düse (12) gleichgerichtet sind und in Elektrolytströmungsrichtung hinter den
Düsen (5) ein Mittelabfluß(14) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste Querschnitt der '·'■'
hintereinander geschalteten Kavitationsdüsen (5) in der Elektrolytstromrichtung zunimmt.
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