DE2544380B2 - Verfahren zum Behandeln, insbesondere Ätzen, der äußeren Oberfläche von rohr- oder stangenförmigen Metallkörpern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln, insbesondere Ätzen, der äußeren Oberfläche von rohr- oder stangenförmigen Metallkörpern nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus der DE-PS 548174 ist eine Vorrichtung zum Behandeln, insbesondere Ätzen der äußeren Oberfläche von rchr- oder stangeniörmigen Metallkörpern der eingangs genannten Art bekanntgeworden. Der verfahrensmäßige Behandlungsablauf für Rohre oder Stangen als Behandlungsgut stellt sich hierbei so dar, daß das Behandlungsgut in einen Tank mit Behandlungslösung eingebracht wird, in dem das Behandlungsgut über in der vorderen und rückwärtigen Wand des Tanks vorgesehene Durchgangsöffnungen durch den Tank hindurchbewegt wird, wobei der Füllstand der Behandlungslösung im Tank so hc:h gehalten wird, daß die Behandlungsfösung das Behandlungsgut vollständig bedeckt, und wobei die durch die Zwischenräume zwischen den Rändern der fluchtenden Durchgangsöffnungen in den vorderen und rückwärtigen Wänden des Tanks und dem Behandlungsgut austretende Behandlungslösung aufgefangen und in den Tank rückgeführt wird. Auch ist bei dieser Behandlungsweise bereits in Betracht gezogen -worden, mehrere Behandlungsstufen derart hintereinander zu schalten, daß das Behandlungsgut nacheinander durch eine Vielzahl verschiedene Behandlungslösungen enthaltender Tanks durchgeführt wird. Hierbei ergeben sich Schwierigkeiten, wenn gute Oberflächenbeschaffenheiten mit einheitlichen glatten Oberflächen erzielt werden sollen, da durch Behandlungslösungen die zu behandelnden Oberflächen an allen Seiten ungleichmäßig und unterschiedlich umspült werden. Die am Boden des Tanks vorgesehene Umwälzpumpe gestattet keine gleichmäßig gerichtete Strömung im Bereich des Behandlungsgutes. Vielmehr ändert sich die Strömungsintensität stark mit zunehmendem Abstand der Umwälzpumpe, was zur Folge hat, daß die behandelte Oberfläche des ßehandlungsgutes ungleichmäßig ist. So entstehen beispielsweise an den behandelten Flächen des Behandlungsgutes, an denen die ßchandlungslösung lange Zeit verweilt oder stillsteht oder die von der Behandlungslösung intensiver als die anderen bespült werden, Narben, Säureflecken, Rillen oder dergleichen. Zusätzlich bleibt das Behandlungsgut während seiner Behandlung im Tank in Ruhe, wodurch die Neigung zum Entstehen von uneinheitlichen Oberflächenbereichen an dem Behandlungsgut weiter verstärkt wird.

Nach der am 5. April 1956 bekanntgemachten Deutschen Patentanmeldung D 14 11)9 I V/4Sd ist eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Stranggut bekannt. Die Behandlungsiösung wird hierbei über die aus einem Sammelbehälter kommende Rückführleitung an irgendeiner Steh i von oben, d. h. in einer zur Durchschleusungsrichti ng des Behandlungsgutes senkrechten Richtung in den zur Behandlung bestimmten Tank eingeleitet. Hierdurch stellen sich in dem Tank irgendwelche beliebigen Strömungs-Verhältnisse bei der Behandlungsiösung ein. Auf jeden Fall ergibt sich kein gerichteter Behandlungslösungsstrom in dem Tank, so daß sich Unregelmäßigkeiten an den behandelten Oberflächen des Behandlungsgutes ergeben. Auch bleibt d;is Behandlungsgut in dem Tank während der Behandlung in Ruhe oder zumindest urehfesi. im übrigen geht es hierbei huupisiicmich um Maßnahmen, die einen Verlust an Behandlungslösung verhindern. Hierzu sind spezielle Dichtungen an den Durchtrittsstellen für das Behandlungsgut in den Seitenwänden des Tanks zur Behandlung vorgesehen. Die DE-OS 1546155 befaßt sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Bewegung stangenförmiger oder rohrförmiger Waren in Behandlungsbädern. Das stangenförmige oder rohrförmige Behandlungsgut wird hierbei während der Behandlung

ίο derart bewegt, daß ihm gleichzeitig mit einer hin- und hergehenden Bewegung eine Drehbewegung um seine Längsachse erteilt wird. Das Behandlungsgut wird jedoch nicht in Richtung seiner Längsachse durch den die Behandlungslösung enthaltenden Tank durchbe-

! 5 wegt, sondern lediglich zur Vermeidung von Auflagebzw. Kontaktstellen, die die Auflager, Kontaktschienen oder dergleichen auf dem Behandlungsgut abzeichnen würden, einer Drehbewegung um die Längsachse ausgesetzt.

Weiterhin wird bei einem generell bekannten Ätzverfahren für Metallrohre aus Zirkonium oder einer Zirkonium-Legierung mit zweistufigem Verfahrensablauf zum Ätzen eine konzentrierte und eine schwache Säure verwendet. Bei diesem Ätzverfahren sind

r> hintereinander liegend ein Schwachsäuretank, ein Konzentratsäuretank, ein Neutralisationstank und ein Spülwassertank angeordnet. Jedes einzelne zu behandelnde Metallrohr wird zuerst auf einer Balancevorrichtung angeordnet und dann zusammen mit der Ba-

Ki lancevorrichtung von zwei Bedienungspersonen in den Schwachsäuretank eingebracht, wobei eine weitere Bedienungsperson Anweisungen beim Einbringen gibt und die Eintauchzeit mißt. Während einer Eintauchzeit von etwa 90 Sekunden wird das Metall-

r> rohr langsam gedreht. Nach Maßgabe von Anweisungen der dritten Bedienungsperson heben dann die beiden anderen Bedienungspersonen das Metallrohr aus dem Tank. Gleichzeitig wird die im Innenraum des Metallrohres befindliche Säurelösung ausgetragen.

in Anschließend wird das Metallrohr einige Sekunden lang in den Tank mit der konzentrierten Säure gelegt und etwa 30 Sekunden lang gedreht und hin- und herbewegt. Zur Beendigung dieses Verfahrensschrittes wird das Metallrohr unmittelbar anschließend, d. h.

π ohne Unterbrechung in den Neutralisationstank von den beiden ersten Bedienungspersonen gebracht und bleibt dort etwa zehn Sekunden lang. Die beiden Bedienungspersonen stehen hierbei neben dem Neutralisationstank. Zum Sauberspülen wird das Rohr an-

">» schließend in einen Spülwassertank gelegt (die Balancevorrichtungen wurden zuvor entfernt). Bei der Behandlung in dem Spülwassertank werden die Rohre auf Abstandshaltern gelagert. Demzufolge sind wenigstens fünf Bedienungspersonen zur Durchfüh-

M rung des Ätzverfahrens notwendig, was sehr aufwendig ist, zumal die Bedienungspersonen an rein manuelle Arbeiten gebunden sind. Nachteilig ist weiterhin, daß große Mengen an Säuren und Neutralisationsflüssigkeiten benöligt werden und daß diese

o Behandlungsflüssigkeiten schnell unbrauchbar werden. Gleichzeitig ergeben sich bei dieser Durchführui.£sweise auch Sicherheitsprobleme, il;i bei der Behandlung Salpetersäure, Fluorwasserstoffsäure und dergleichen zur Anwendung kommen. Pie hierbei

'i entstehenden Siiuredümpfc oder auch die unvermeidlichen Säurespritz.er sind für die Bedienungspersonen gefährlich. Ein weiterer Nachteil liegl in lier uneinheitlichen und niedrigen f-!ieiigeschwiiii!ii;kei! der

Säurelösung mit Bezug auf die Oberfläche des damit in Berührung stehenden Metallrohres. Insbesondere ist auch kein kontinuierlicher Verfahrensablauf möglich, und die Sicherheitsprobleme sind nahezu unüberwindbar. Auch ergeben sich Schwierigkeiten, wenn mehrere rohr- oder stangenförmige Metallkörper gleichzeitig durch Eintauchen in einen Tank behandelt werden sollen, da zur Durchführung dieser Arbeiten viele Arbeitsstunden erforderlich sind. Wenn die Metallkörper aus Titan oder einer Titan-Legierung bestehen, ergeben sich ähnliche Schwierigkeiten, wie sie zuvor im Zusammenhang mit Metallkörpern aus Zirkonium oder einer Zirkonium-Legierung angegeben sind. Auch sind die Behandlungsbedingungen genauestens einzuhalten, da sich Narben, Säureflecken, Rillen oder uneinheitliche Bereiche auf der endgültig behandelten Oberfläche ergeben, wenn die Ätzflüssigkeitslösung als Behandlungslösung stillsteht. Treten im Arbeitsablauf irgendwelche Abweichungen auf, so bilden sich weiße Korrosionsflecke auf der Oberfläche des Metallkörpers bei einer abschließenden Behandlung im Autoklaven. Jedoch müssen die Metallrohre an ihren Oberflächen nach der Endbearbeitung so glatt wie möglich sein, damit die Qualitätserfordernisse erfüllt werden können.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, zur Überwindung dieser Schwierigkeiten und Nachteile ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln, insbesondere Ätzen, der äußeren Oberfläche von rohr- oder stangenförmigen Metallkörpern zu schaffen, damit die behandelten Metallkörper eine ausgezeichnete und sehr gleichmäßige glatte Oberfläche erhalten, wobei die aufeinanderfolgenden Behandlungsstufen (Ätzen, Neutralisieren, Abwaschen etc.) ohne zusätzlichen manuellen Eingriff und ohne größeren verfahrenstechnischen und vorrichtungstechnischen Aufwand kontinuierlich in automatisierter Form und wirtschaftlich durchgeführt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren gemäß Hauptanspruch und durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 4 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind aus den übrigen Ansprüchen ersichtlich.

So erreicht man, daß die zu behandelnde äußere Oberfläche des Metallkörpers von allen Seiten gleichmäßig umspült wird. Hierdurch erhält der behandelte Metallkörper eine einheitlich glatte Oberflächenstruktur. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, daß mittels der Zwangsströmung der Behandlungslösung die Durchflußgeschwindigkeit der Behandlungslösung relativ zur Oberfläche des Metallkörpers erhöht wird und die Durchflußrichtung der Behandlungslösung gleich der Durchschleusungsrichtung der Metallkörper durch den Tank ist. Die Anzahl der durch die Tanks durchgehenden Metallkörper kann dadurch vergrößert werden, daß die Metallkörper parallel zueinander durch den Tank bzw. die Tanks durchgeschleust werden, so daß die Ätzbehandlung unter denselben Bedingungen vorgenommen werden kann. Da die Metallkörper unter ständigem Drehen um ihre Längsachse durch den Tank durchgeschleust werden, kann sich beispielsweise an der Unterseite eines Metallkörpers bildendes Wasserstoffgas von der Umfangsfläche des Metallkörpers nach oben bewegen. Hierdurch werden Flecken oder lokale Korrosionen auf der Oberfläche des Metallkörpers vermieden. Da die Behandlungslösung zwangsläufig, aber gleichmäßig entlang der äußeren Oberfläche des Metallkörpers in Durchschleusungsrichtung strömt, ergeber sich sehr glatte und gleichmäßige spiegelnde Oberflächen; mikroskopische Flecken an der Oberfläche sint nicht vorhanden.

'> In einer besonderen Ausführungsform wird eine kontinuierliche Durchführung des mehrere Behandlungsstufen umfassenden Verfahrensablaufes erreicht. Ohne manuellen Eingriff werden hierbei die Metallkörper unter ständigem Drehen nacheinander

κι durch einzelne Tanks automatisch durchgeführt, die verschiedene Behandlungslösungen enthalten. Somit lassen sich auch komplizierte Behandlungsvorgängc in wirtschaftlicher Weise ausführen, wobei die einzelnen Behandlungsbedingungen in den verschiedenen

ι^Γ> Tanks angepaßt eingestellt werden können.

Um zu erreichen, daß an dem Metallkörper anhaftende Reste einer Behandlungslösung die Wirkung einer nachfolgenden Behandlungslösung nicht beeinträchtigen, können die Metallkörper nach einer

.'ο weiteren besonderen Ausführungsform zwischen den einzelnen Tanks zum Entfernen der an der Oberfläche haftenden Behandlungslösung mit Wasser abgespült werden.

Die zur Durchführung dieses Verfahrens vorgese-

?^r> hene Vorrichtung ist einfach ausgelegt und gestattet eine Behandlung von Metallkörpern unabhängig von ihrer Länge. Auch werden keine Tragelemente zum Durchführen der Metallkörper durch das Behandlungsbad benötigt. Die Einstellungen zur Anpassung

)o an die Abmessungen der zu behandelnden Metallkörper können ohne Schwierigkeiten erfolgen. Der die Behandlungslösung enthaltende Tank kann hierdurch kompakt gehalten werden, was eine bessere Ausnutzung der Behandlungslösung zur Folge hat. Es lassen

J^r> sich beispielsweise Behandlungslösungsmengen von V₂ bis V₆ im Vergleich zu üblichen Vorrichtungen einsparen. Auch entfallen manuelle Handhabungen der zu behandelnden Gegenstände, so daß sich eine beträchtliche Arbeitszeitersparnis ergibt, wodurch die

4Ii Vorrichtung wirtschaftlich betrieben werden kann. Da Bedienungspersonen nicht unmittelbar mit den zu behandelnden Metallkörpern in Berührung kommen, ergeben sich auch keine Sicherheitsprobleme, so daß gegebenenfalls notwendige Sicherheitsvorkehrungen

■s'i entfallen können.

In einer besonderen Ausführungsform dieser Vorrichtung sind an den einzelnen Tanks Fördereinrichtungen vor- und nachgeschaltet, die eine kontinuierliche Weiterbeförderung der zu behandelnden Gegen-

><> stände von einem Tank zum anderen gestatten. Auch werden bei einer solchen Vorrichtung mit mehreren hintereinander angeordneten Tanks keine zusätzlichen Arbeitskräfte zur Handhabung der einzelnen zu behandelnden Metallkörper benötigt.

5i Mit Hilfe einer weiteren besonderen Ausführungsform dieser Vorrichtung wird erreicht, daß die verschiedenen Behandlungslösungen nicht miteinander vermischt werden können, so daß die einzelnen Behandlungslösungen besser ausgenutzt werden können.

Mi Um den erforderlichen Füllstand in dem jeweiligen Tank generell unverändert halten zu können, hat die Vorrichtung gemäß einer anderen besonderen Ausführungsform eine Rückführungseinrichtung mit einem Durchflußregulierventil, das einen geregelten

b5 Rücklauf der Behandlungslösung zum Behandlungslösungsreservoir gewährleistet.

Ferner kann durch die säulenförmige Ausbildung des Verschlußstopfens ein Körper mit geringem Strö-

mungswiderstand in das offene Ende eines Rohrs als Metallkörper eingesetzt werden. Durch diesen Verschlußstopfen wird verhindert, daß die Behandlungslösung in den Rohrinnenraum eindringt.

Nach der Erfindung ist die Behandlung, insbesondere das Ätzen einer äußeren Oberfläche von rohr- oder stangenförmigen Metallkörpern mit Behandlungslösungen möglich, die mit gleichförmiger und auch erhöhter Geschwindigkeit fließen, wobei die einzelnen Behandlungsstufen kontinuierlich hintereinander durchgeführt werden können und sich Bchandlungsbedingungen ohne Schwierigkeiten einstellen lassen, die lokale Erosionen und Narbenbildungen an der behandelten Oberfläche verhindern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Ätzverfahrens,

Fig. 2 eine Draufsicht der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Längsschnittansicht durch die Vorrichtung mit einem dreiwandigen Zylinderkörper,

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie II-II in Fig. 4,

Fig. 6 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung, bei der ein Rohr (als zu behandelnder Metallkörper) in entgegengesetzter Richtung zu den vorhergehenden Vorrichtungen durchgeschleust wird,

Fig. 7 eine Langsschnittansicht durch einen Verschlußstopfen, der in das zu behandelnde Rohr eingesetzt ist, und

Fig. 8 eine Ausführungsform eines Verschlußstopfens, bei dem Schäden am offenen Ende des Rohres auftreten.

Nachstehend wird das Ätzen eines Metallrohresaus Zirkonium oder aus einer Zirkonium-Legierung als Beispiel beschrieben. Die einzelnen Behandlungsstufen erläutern die Verwendung einer schwachen und einer konzentrierten Säure, einer Neutralisierungsbehandlung und das Nachspülen mit Wasser.

Bei einem Rohr aus Zirkonium oder aus einer Zirkonium-Legierung werden zum Ätzen der äußeren Oberfläche des Rohres Salpetersäure, Fluorwasserstoffsäure oder ähnliches verwendet. Bisher wurde das Rohr zuerst in eine schwache Säurelösung eingetaucht, um die Oberflächenbeschaffenheit des Rohres auszugleichen; danach wurde dieses Rohr zum Ätzen oder zum Verringern des Außendurchmessers auf den gewünschten Wert in eine konzentrierte Säurelösung getaucht. Anschließend wurde das Rohr in eine Neutralisierungsflüssigkeit getaucht, wodurch eine Säureerosion verhindert werden sollte. Zum Abschluß der Ätzbehandlung wurde das Rohr in Wasser nachgespült.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung nach der Erfindung sind hintereinander geschaltet ein Tank 1, der in entsprechender Menge eine Säurelösung enthält, ein Tank 2, der in entsprechender Menge konzentrierte Säurelösung enthält, und ein Tank 3 angeordnet, der in entsprechender Menge Neutralisationslösung enthält. Ein als Rohr ausgebildeter Metallkörper 10 wird nun unter ständigem Drehen durch die Tanks 1, 2 und 3 durchgeschleust, so daß die einzelnen Behandlungsstufen beim Ätzen, Neutralisieren und Nachspülen mit Wasser fortlaufend ausgeführt werden. Hierzu -weisen die Tanks 1, 2 und

3 Durchgangsöffnungen 18/, ISr, 19/, 19r, 20/ und 2Or an ihren vorderen und rückwärtigen Wänden auf. Durch diese wird der rolirförmige Metallkörper IO durchgeschleust. Die Durchgangsöffnungen 18/, 18r, 19/, 19/·, 20/ und 20r sind fluchtend zueinander angeordnet. Um den rohrförmigen Metallkörper 10 durch die betreffenden Durchgangsöffnungen unter ständigem Drehen hindurchzuführen, d. h. einerseits das Rohr um seine eigene Achse zu drehen und andererseits in Längsrichtung weiter zu bewegen, sind vor und nach den Tanks 1, 2 und 3 bzw. jeweils zwischen benachbarten Tanks 1, 2 und 3 Fördereinrichtungen, wie z. B. Schnecken oder Spiralen vorgesehen, mit deren Hilfe der rohrfömiige Metallkörper 10 stelig rotierend durch die Tanks 1, 2 und 3 aufeinanderfolgend durchgeschleust wird. Die Behandlungszeit im Tank 1 belauft sich etwa auf neunzig Sekunden, im Tank 2 auf etwa dreißig Sekunden und im Tank 3 auf etwa zehn Sekunden. Hieran schließt sich das Nachspülen mit Wasser an. Fin säulenförmiger Verschlußstopfen 22 wird in das offene Ende des rohrförmigen Metallkörpers 10 eingesetzt, um dadurch das Eindringen von Behandlungslösung zu verhindern. Ein derartiger säulenförmiger Verschlußstopfen 22 kann selbstverständlich bei der Behandlung eines stabförmigen oder stangenförmigen Metallkörpers entfallen. Waschwasserduschen 8 sind an entsprechenden Stellen derart angeordnet, daß die äußere Oberfläche des rohrförmigen Metallkörpers 10 unmittelbar nach dem Verlassen eines Tanks 1, 2 oder 3 abgewaschen wird. Hierdurch werden die noch eventuell an der Oberfläche des rohrförmigen Metallkörpers 10 anhaftenden Reste der Behandlungslösung entfernt. Die in den Tanks 1, 2 und 3 enthaltenen Behandlungslösungcn werden durch eine Pumpe (nicht dargestellt) über eine Lösungszuführungsleitung 7 mit jeweils einem Durchflußregelventil 6 aus den Behandlungslösungsreservoirs 7",, T₂ und T₃ zugeführt. Hierbei wird die Durchschleusungsgeschwindigkeit des rohrförmigen Metallkörpers 10 durch dessen Tauchzeit im Tank 2 bestimmt, die ihrerseits von der gewünschten Verminderung des Außendurchmessers des rohrförmigen Metallkörpers 10 abhängig ist, was durch die Behandlung mit der' konzentrierten Säurelösung in dem Tank 2 erreicht wird. Wenn die Tauchzeit in dem die konzentrierte Säurelösung enthaltenden Tank 2 auf dreißig Sekunden festgelegt ist (vom Grad der Verminderung des Außendurchmessers des rohrförmigen Metallgegenstandes 10 am Ende der Behandlung in diesem Tank 2 abhängig), ist der rohrförmige Metallkörper 10 in dreißig Sekunden durch den Tank 2 durchzuschleusen. Hieraus läßt sich die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung, wie z. B. der Förderschnecken 21, bestimmen. Nach Verschließen der offenen Enden des rohrförmigen Metallkörpern mit dem Verschlußstopfen 22 wird der Metallkörper 10 auf die Förderschnecke 21 gelegt, um unter ständigem Drehen in den ersten Tank 1 eingeschleust zu werden. Der Tank 1 ist mit einer schwachen Säurelösung gefüllt, die die Oberflächenstruktur des rohrförmigen Metallkörpers 10 während des Durchgangs durch den Tank 1 ausgleicht. Unmittelbar daran anschließend wird der rohrförmige Metallkörper 10 mittels der Wasserduschen 8 mit Wasser nachgespült. Dann tritt der rohrförmige Metallkörper 10 in den zweiten Tank 2 ein, in welchem sein Außendurchmesser auf das gewünschte Maß nach Maßgabe der Säurekonzentration der Säurelösung in dem Tank 2 ver-

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mindert wird. Anschließend wird der rohrförmige Metallkörper 10 wiederum mittels Wasserduschen 8 mit Wasser nachgespült, um die an der Oberfläche des Metallkörpers 10 haften gebliebene konzentrierte Säure abzuspülen. Dann wird der rohrförmige Metallkörper 10 in den Tank 3 eingeführt. Dieser enthält eine neutralisierende Lösung, die das Ätzen vollständig zum Stoppen bringt und eine Säureerosion verhindert. Nach Durchlauf des Tanks 3 wird der rohrförmige Metallkörper 10 in einen mit Wasser gefüllten SpUltank (nicht dargestellt) eingelegt. Auf diese Weise durchläuft der rohrförmige Metallkörper 10 kontinuierlich, jedoch aufeinander folgend die einzelnen Behandlungsstufen der Ätzbehandlung. Bei dieser Arbeitsweise fließen die einzelnen Lösungen in den Tanks über Zwischenräume zwischen dem Rohr und den Durchgangsöffnungen 18/, 18r, 19/. 19r, 20/ und 20r ab. Die Lösungen werden jeweils in den den Tanks 1, 2 und 3 zugeordneten Lösungsauffangschalen Γ, 2', 3' an der vorderen und rückseitigen Wand eines jeden Tanks 1, 2, 3 wieder aufgefangen und in die zugeordneten Behandlungslösungsreservoirs T₁, T₂ und T, zurückgeleitet, so daß sich diese Lösungen weder miteinander noch nach dem Austritt aus den Tanks 1, 2, 3 mit dem Waschwasser vermischen, das zum Spülen des rohrförmigen Metallkörpers 10 bestimmt ist. Die Verweilzeiten in den einzelnen Tanks 1, 2 und 3 können verschieden sein. Zur Vermeidung von Schwierigkeiten, wenn die Durchschleusungsgeschwindigkeiten des Metall körpers 10 durch die einzelnen Tanks 1, 2, 3 variieren, aber die Länge der Tanks gleichbleibt, werden die Längen der einzelnen Tanks 1, 2 und 3 derart gewählt, daß die Länge eines jeden Tanks durch die Eintauchzeit des rohrförmigen Metallkörpers 10 in diesen Tank und seine Durchschleusungsgeschwindigkeit durch den jeweiligen Tank bestimmt ist.

Gemäß Fig. 4 und 5 sind zwei Dreifachzylinderkörper 30 vorgesehen, von denen jeder aus einem äußeren Zylinder 25, einem mittleren Zylinder 26 und einem inneren Zylinder 27 besteht. Die Zylinder 25, 26 und 27 sind jeweils koaxial zu der gemeinsamen Achse der Durchgangsöffnungen 18/, 18r. 19/, 19r, 20/ und 20r angeordnet, die jeweils paarweise gegenüber liegen. Eine Lösungskammer 32 ist zwischen dem äußeren Zylinder 25 und dem mittleren Zylinder 26 vorgesehen, wobei eine unter Druck stehende Lösung durch die Zuführungsleitung 24 über die Leitungen 28, 29 in jeweils eine der Lösungskammern 32 eingespeist wird, aus der die Lösung über die in der Wand des mittleren Zylinders 26 vorgesehenen Verbindungsöffitungen 26ii in den durch die Wand des mittleren Zylinders 26 gebildeten Längskanal 33 fließt. Dann fließt die Lösung mit gleichförmiger Geschwindigkeit, bezogen auf die Umfangsrichtung des Zylinders 26, im Zwangsumlauf in Bewegungsrichtung c des rohrförmigen Metallkörpers 10. Der innere Zylinder 27 erstreckt sich nach hinten bis hinter die Verbindungsöffnung 26a, so daß die über die Verbindungsöffnung 26a in den Längskanal 33 eintretende Lösung keine Turbulenz erzeugt, sondern daß sich eine ausgerichtete Strömung bildet Somit fließt die Lösung zwangsläufig in der Richtung, in der der rohrförmige Metallkörper 10, ausgehend von der vorderen Durchgangsöffnung 18/, 19/, 20/, in die Lösungskammer 32 eingeschleust wird. Die Menge der nach hinten in Richtung des (mit gebrochenen Linien eingetragenen) Pfeiles B fließenden Lösung beträgt etwa 10% der zugeführten Lösung. Der Innendurchmesser des inneren Zylinders 27 soll etwa l,4mal so groß wie der des rohrförmigen Metallkörpers 10 sein, so daß die nach hinten strömende Lösungsmenge beschränkt bleibt. Die Querschnitte von Lösungskammer 32, Verbindungsöffnung 26a und Längskanal 33 sind derart gewählt, daß beim Durchgang der Lösung ein Druckabfall erzeugt wird. Entsprechend der Druckdifferenz zwischen dem in der Lösungskammer 32 und in dem Längskanal 33 herrschendem Druck fließen etwa 90% der Behandlungslösung in Richtung ;3es Pfeiles, wobei eine gleichförmige Strömung um die gesamte Umfangsfläche des rohrförmigen Metallkörpers 10 entsteht.

Gemäß Fig. 2 und 3 sind die Tanks I, 2 und 3 in Reihen hintereinander angeordnet und ihre Durchgangsöffnungen 18/, 18r, 19/, 19r, 20/und 2Or sind fluchtend. Außerdem ist eine Einrichtung zum rotierenden Durchführen des zu behandelnden rohrförmigen Metallkörpers 10 vorgesehen, die Förderschnekken 4 und Klemmwalzen 5 hat, die den zu behandelnden rohrförmigen Metallkörper 10 unter Führung drehen. Bei dieser Ausführungsform können zwei rohrförmige Metallkörper 10 gleichzeitig unter gleichen Bedingungen behandelt werden. Falls die Tauchzeiten in den einzelnen Tanks 1, 2, 3 verschieden sind, wird die Länge der Tanks I, 2, 3 jeweils in Abhängigkeit von dem Produkt aus der Tauchzeit in diesem Tank und der Durchschleusungsgeschwindigkeit des rohrförmigen Metallkörpers 10 gewählt, so daß der unter ständigem Drehen durch die Tanks 1, 2, 3 durchgeführte rohrförmige Metallkörper 10 beliebig lange eingetaucht werden kann. Wenn die Tauchzeiten gleich sind, ist auch die Länge der Tanks gleich. Ferner sind Lösungszuführungsleitungen 7 mit zugehörigen Durchflußregulierventilen 6 für die jeweiligen Tanks 1, 2, 3 vorgesehen. Zwischen den einzelnen Tanks 1,2, 3 sind jeweils Wasserduschen 8 angeordnet.

Gemäß Fig. 4 und 5 weist bei dem Dreifachzylinderkörper 30 (bestehend aus einem äußeren Zylinder 25, einem mittleren Zylinder 26 und einem inneren Zylinder 27 für jeden Tank 1, 2, 3 mit der koaxialen Anordnung und Ausrichtung der Zylinder 25,26, 27) der mittlere Zylinder 26 eine beträchtliche Länge auf und hat eine Vielzahl von Verbindungsöffnungen 26a an seinem vorderen Ende, die in einem vorgegebenen Abstand zueinander liegen. Der äußere Zylinder 25 umschließt den vorderen Endbereich des mittleren Zylinders 26. An den vorderen und rückwärtigen Enden des äußeren Zylinders 25 sind in die zwischen dem äußeren Zylinder 25 und dem mittleren Zylinder 26 vorhandenen Zwischenräume Abschlußteüe 31a eingesetzt. Hierdurch wird zwischen diesen beiden Zylindern 25 und 26 eine Lösungskammer 32 gebildet. Der innere Zylinder 27 wird von dem Abschlußteil 31α getragen und erstreckt sich über die Verbindungsöffnungen 26a in Verlängerung der Durchschleusungsrichtung des rohrförmigen Metallkörpers 10 hinaus, so daß sich ein Längskanal zwischen dem inneren Zylinder 27 und dem mittleren Zylinder 26 bildet. Der Längskanal 33 hat an seiner hinteren Seite einen Eingang. Die Lösungskammer 32 ist über die Verbindungsöffnungen 26a mit dem Längskanal 33 verbunden. Die Lösungszuführungsöffnungen 28a sind in der Wand des äußeren Zylinders 25 vorgesehen, über die die Behandlungslösung in die Lösungskammer 32 strömen kann. Die Leitungen 28, 29 der

Lösungszuführungsleitung 24 sind mit den Lösungszuführungsöffnungen 28c verbunden. Die Lösungszuführungsöffnungen 28a sind hierbei im rückwärtigen Endbereich des äußeren Zylinders 25 vorgesehen, um einen Druckausgleich in der Lösungskammer 32 zu erzielen.

Wenn nach Fig. 6 der Dreifachzylinderkörper 30 am rückwärtigen Ende der Tanks 1, 2, 3 angeordnet isi, strömt die Lösung in Gegenrichtung zu der Durchschleusungsrichtung des rohrförmigen Metallkörpers 10, so daß die Strömungsgeschwindigkeit der Behandlungslösung relativ zum Metallkörper 10 höher ist. Wenn der rohrförmige Metallkörper 10 auch nur geringfügig gebogen ist, führt er entsprechend dem Druck im Längskanal 33 eine Schwingungsbewegung aus, so daß die Spitze des rohrförmigen Metallkörpers 10 an der Stirnwand des inneren Zylinders 27 anstoßen kann. Da an der Frontseite zwischen der Seitenwand der Tanks 1, 2 und 3 und dem inneren Zylinder 27 keine Leiteinrichtungen vorgesehen sind, kann der rohrförmige Metallkörper 10 durch dieses Schwingen und Verbiegen beschädigt werden.

Bei dem säulenförmigen Verschlußstopfen gemäß Fig. 7 ist der Außendurchmesser so groß wie der Außendurchmesser des rohrförmigen Metallkörpers 10, so daß diese beiden Teile eine Verbindungsfläche mit einer durchgehenden bündigen Oberfläche bilden. Der Verschlußstopfen 22 hat an seinem hinteren säu-

lenförmigen Körper 23 O-Ringe 31, womit der Verschlußstopfen 22 unter Bildung einer dicht abschließenden Verbindung in das offene Ende des rohrförmigen Metallkörpers 10 eingesetzt werden kann. Außerdem soll die Länge / des Verschlußstopfens 22, gemessen vom offenen Ende des rohrförmigen Metallkörpers 10, größer als 70 mm sein. Ferner weist der Verschlußstopfen 22 ein konisches Kopfteil auf, so daß sich eine gleichmäßige Strömung längs der Außenfläche des Verschlußstopfens 22 bildet. Wird hingegen ein Verschlußstopfen 22' nach Fig. 8 verwendet, bildet sich eine turbulente Strömung am Kopfteil des Verschlußstopfens 22' aus, welcher über eine Länge /' einen konischen Bereich 36 auf der äußeren Oberfläche des rohrförmigen Metallkörpers 10 erzeugjt, der das Aussehen hat, als ob ein starkes Ätzen speziell an dieser Stelle vorgenommen worden wäre. Der konische Bereich 36 beträgt etwa siebzig Millimeter, gemessen vom offenen Ende des rohrförmigen Metallkörpers 10.

Die nach der Erfindung erzielten Vorteile, insbesondere hinsichtlich des kontinuierlich und automatisiert durchgeführten Verfahrens, zeigen sich u. a. bei Untersuchungen mit Mikroskop und mit einem piezoelektrischen Rauhigkeitsmeßgerät, wobei man findet, daß so behandelte Metallkörper wesentliche Verbesserungen der Oberflächenbeschaffenheit haben.

Hier/u 5 Blatt Zcichnunccn

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Behandeln, insbesondere Ätzen, der äußeren Oberfläche von rohr- oder stangenförmigen Metallkörpern, wie Stäben, Stangen, Rohren oder Hohlzylindern in einer in einem Tank enthaltenen Behandlungslösung, indem diese Metallkörper über in der vorderen und rückwärtigen Wand dieses Tanks vorgesehene Durchgangsöffnungen durch den Tank hindurchbewegt werden, wobei der Füllstand der Behandlungslösung im Tank so hoch gehalten wird, daß die Behandlungslösung den Metallkörper vollständig bedeckt und die durch die Zwischenräume zwischen den Rändern der fluchtenden Durchgangsöffnungen in den vorderen und rückwärtigen Wänden des Tanks und dem Metallkörper austretende Behandlungslösung aufgefangen und in den Tank rückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkörper (10) unter an sich bekanntem ständigen Drehen durch den Tank (1, 2, 3) hindurchgeführt und dabei gleichzeitig von einer zur äußeren Oberfläche der Metallkörper (10) in ihrer Durchschleusungsrichtung ausgerichteten, nicht turbulenten Behandlungslösung-Zwangsströmung beaufschlagt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkörper (10) unter standigem Drehen und kontinuierlich nacheinander durch eine Vielzahl von verschiedene Behandlungslösungen enthaltende und fluchtend zueinander angeordnete Durchgangsöffnungen (18,19, 20) aufweisende Tanks (1, 2, 3) hindurchbewegt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkörper (10) zwischen den einzelnen Tanks (1, 2, 3) zum Entfernen der an ihrer Oberfläche haftenden Behandlungslösung zusätzlich noch mit Wasser (8) bespült werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorstehenden Ansprüchen, bestehend aus mindestens einem eine Behandlungslösung enthaltenden Tank, der an seiner vorderen und rückwärtigen Wand in Höhe, vorzugsweise knapp unterhalb des Behandlungstösungs-Niveaus fluchtend angeordnete Durchgangsöffnungen für die zu behandelnden Metallkörper aufweist, aus einem Auffangbehälter für die aus den Zwischenräumen zwischen den Rändern der Durchgangsöffnungen und dem Metallkörper austretende Be landlungslösung, einer Einrichtung zum Rückführen der aufgefangenen Behandlungslösung in den Tank sowie aus einer Einrichtung zum Zwangsumwälzen der Behandlungslösung, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung Einrichtungen (4) zum rotierenden Hindurchführen der zn behandelnden Metallkörper (10) durch die Durchgangsöffnungen (18/, I8r) aufweist. ,

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor und nach den Tanks (1,2, 3) Fördereinrichtungen zum rotierenden Hindurchschleusen der Metallkörper (10) vorgesehen sind. ,

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, gegebenenfalls in Verbindung mit Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffangbehälter für die aus

den Durchgangsöffnungen (18,19,20) des jeweiligen Tanks (1,2, 3) austretende Behandlungslösung in Form einer unterhalb jeder Durchgangsöffnung an der Vorder- und Rückwand eines jeden Tanks (1, 2, 3) angeordneten Lösungsauffangschale (Γ, 2', 3') ausgestaltet ist, die über eine Rückführungseinrichtung mit dem betreffenden Behandlungslosungsreservoir (Γ,, T₁, T₃) in Verbindung steht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführungseinrichtung ein Durchflußregulierventil (6) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erreichens einer Zwangsströmung der Behandlungslösung in der Durchschleuserichtung der Metallkörper (10) in jedem der Tanks (1, 2, 3) ein DreifachzylinderJkörper (30) angeordnet ist, der aus einem äußeren, einem mittleren und einem inneren Zylinder (25, 26, 27) besteht und in welchem

a) eine Lösungskammer (32), die vom äußeren Zylinder (25) und einem Teil des mittleren Zylinders (26) und den zwischen dem äußeren und dem mittleren Zylinder im Bereich der äußeren Enden des äußeren Zylinders (25) angeordneten Abschlußteilen (3Ia) gebildet ist;

b) oin Längskanal (33) zwischen dem mittleren Zylinder (26) und dem inneren Zylinder (27), der an seinem vorderen Ende verschlossen und an seinem rückwärtigen Ende offen ist;

c) eine Verbindungsöffnung (26a), die im mittleren Zylinder (26) im Bereich seines vorderen Endes angeordnet ist und die Lösungskammer (32) mit dem Längskanal (33) verbindet; und

d) eine Lösungszuführungsöffnung(28a), die in der Wand des äußeren Zylinders (25) zum Einführen der Behandlungslösung in die Lösungskammer (32) angeordnet ist, vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Inneren Zylinders (27) höchstens 1,4mal so groß ist wie der Außendurchmesser des zu behandelnden Metallkörpers (10).

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis °, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge eines jeden der Tanks (1, 2, 3) durch das Produkt der gewünschten Tauchzeit und der Durchschleusegeschwindigkeit des Metallkörpers (10) bestimmt ist.

1 1. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis K), dadurch gekennzeichnet, daß bei einem zu behandelnden Rohr (10) in die offenen Enden dieses Rohrs (10) einset/.bare säulenförmige Verschlußstopfen (22) mit geringem Strömungswiderstand vorgesehen sind, wobei jeder dieser Verschlußstopfen (22) einen hinteren säulenförmigen Körper (23), dessen äußerer Durchmesser im wesentlichen so groß ist wie der innere Durchmesser des Rohrs (10), einen mittleren säulenförmigen Körper, dessen äußerer Durchmesser im wesentlichen so groß ist wie der äußere Durchmesser <Je> Rohrs(10), sowie ein konisches Kopfteil aufweist.