DE2229630C3 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Oberflächenbehandlung - Google Patents
Vorrichtung zur kontinuierlichen OberflächenbehandlungInfo
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Description
45
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. 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 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)
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.
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