DE2229630C3 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Oberflächenbehandlung - Google Patents

Description

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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 Elektrolytgleichstromzweig und einen -gegenstromzweig teilt. ">^r>

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- &5 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 Anschaffungskosten 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 Qualitätsentfettung innerhalb einiger Zehntelsekunden, in der Regel binnen 0,1 bis 0,2 Sekunden gegenüber einem Vielfachen dieser Zeit bei 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 Zunderschichten ist es allerdings zweckmäßig vor dem Beizen den Zunder mechanisch zu brechen.

Fast proportional zur Verkürzung der Behandlungszeiten verkürzen sich auch die Baulängen 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

F i g. 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 Endabschluß,

F i g. 4 einen Längsschnitt durch eine vereinfachte Funktionseinheit ohne den Mittelzuflußdes Elektrolyts.

Ein Grundbauelement der Vorrichtung ist die Rohroperationseinheit nach F i g. 1 und 2.

Die Rohroperationseinheit, durch deren ganze 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 Endabsehlüssen 6, deren Ausführungsbeispiel in F i g. 3 dargestellt ist Der Elektrolyt dessen Zusammensetzung und Temperatur der gegebenen Operation entspricht strömt unter Druck durch den Stutzen 2 in die Oberdruckkammer 3, in der sich der Strom des Elektrolyts in einen Gegen- und einen Gleichstromzweig teilt und strömt dann durch die Streifen der einzelnen Elektroden 4 und die KavitationsdOsen S aus elektrischem Isolatormaterial in die Endabschlüsse 6, die den Strom des Elektrolyts sammeln und ihn aus der Einheit abführen. Der Querschnitt der Oberdruckkammer 3, der Elektroden 4, der Kavitationsdüsen 5 und auch des Abschlusses 6 ist dem ProHl der hindurchzuführenden und zu behandelnden Gegenstände angepaßt d. h, für Drähte 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 Überdruckkammcr 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 i< 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 .i, Einheit zu erhöhen.

Für kleinere Leistungen, d.h. vor allem für kleine Durchtrittsgeschwindigkeiten des Drahtes oder des Bandes genügt die Ausführung nach Fi 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 Der Strom des Elektrolyts, der aus der letzten Kavitatiousdüse 5 der 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 flie3t 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 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 Ende der Einheit montierten Verschlüssen liquidiert die Ejektorfunktion der Düse 13 größtenteils auch den Oberschuß an Elektrolyt, der sich noch auf dem Draht 1 befindet.

Für wenig anspruchsvolle Fälle, bei denen kleinere Druckamplituden des Elektrolyts genügend sind, kann die Einheit nach F i g. 4 gewählt werden, bei der die Mittelzuführung 2 ganz entfällt und die umgekehrt als in der Einheit nach F i g. 1 und 2 dargestellten Kavitationsdüsen und Elektroden 5 nur mit dem durch die 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)

Patentansprüche:

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 düsen förmig sich veränderndem Querschnitt, einem oder mehreren Elektrolyteinlässen, die in eine Überdruckkammer münden, die das Rohr in einen Elektrolytgleichstromzweig und einen -gegenstromzweig teilt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den in den Elektrolyt-Stromzweigen angeordneten '5 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 (U) angeordnet ist.

3. Abänderung der Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kavitationsdüsen ^ (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 *o hintereinander geschalteten Kavitationsdüsen (5) in der Elektrolytstromrichtung zunimmt.