DE4031234C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von bandförmigem Behandlungsgut - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur chemischen oder elektrochemischen Oberflächenbehandlung von bandförmigem Behandlungsgut, insbesondere Walzgut, in Verbindung mit einer Behandlungsflüssigkeit, beispielsweise einer Säure, einer Lau­ ge oder einer Base, bei der das Behandlungsgut, in Längsrich­ tung eingetaucht, durch einen mit der Behandlungsflüssigkeit gefüllten Behandlungsbehälter geführt und die Behandlungsflüs­ sigkeit über Rohrleitungen und zumindest einen Umpumpbehälter im Kreislauf gefördert wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der DE-OS 36 29 894 ist eine Flachbeize bekannt, wie sie heute allgemein Anwendung findet. Eine solche Flachbeize er­ setzt die früher bekannten Tiefbeizen. Mit einer Flachbeize, die auch als Horizontalbeize bezeichnet wird, wird eine rasche Banderwärmung erreicht und der Medienaustausch in der Grenz­ phase zwischen bandförmigem Walzgut und Behandlungsflüssigkeit verbessert. Um dies zu erreichen, ist innerhalb des Behand­ lungsbehälters ein besonderer Behandlungskanal angeordnet, der das bandförmige Walzgut umschließt und durch einen am Behäl­ terdeckel befestigten und auf den Seitenwänden des Behand­ lungskanales aufliegenden Zwischendeckel nach oben abgeschlos­ sen ist. Die Behandlungsflüssigkeit wird über ein- und aus­ laufseitig angeordnete Düsenbalken eingedüst und zwar im Ein­ lauf in Bandlaufrichtung und im Auslauf entgegen der Bandlauf­ richtung. Bedarfsweise können auch unterhalb des bandförmigen Walzgutes zusätzliche, seitliche Eindüsungen für die Behand­ lungsflüssigkeit vorgesehen sein. Schließlich befinden sich im Zentrum des Behandlungskanals Abläufe für die Behandlungsflüs­ sigkeit. Trotz dieser Maßnahmen dauert das Aufheizen des Ban­ des noch verhältnismäßig lange, was auf einen schlechten Wärme­ austausch zwischen Band und Behandlungsflüssigkeit zurückzufüh­ ren ist. Dies bedingt immer noch verhältnismäßig lange Behand­ lungszeiten oder den zusätzlichen Einsatz einer Vorwärmeinrich­ tung für das bandförmige Walzgut. Es kommt noch hinzu, daß der Angriff der Behandlungsflüssigkeit auf das zu behandelnde Band ungleichmäßig ist. Bei der bekannten Vorrichtung muß darüber hinaus die Stromdichte verhältnismäßig gering gehalten werden.

Aus der GB-PS 5 69 677 ist eine Vorrichtung zum Reinigen oder Beizen von bandförmigem Behandlungsgut bekannt, bei der die Behandlungsflüssigkeit über Spritzdüsen von oben und von unten gegen das Behandlungsgut gesprüht wird. Dabei ist die Neigung der Spritzdüsen in Laufrichtung des Behandlungsgutes einstellbar. Durch ein derartiges Spritzen bzw. Sprühen wird jedoch kein intensiver Stoffaustausch an der Oberfläche des Behandlungsgutes und keine gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung im Behandlungsbad erreicht.

Eine ähnliche Vorrichtung offenbart auch die DE-PS 36 23 198. Auch hier wird das langgestreckte Behandlungsgut ausschließlich durch einen Spritzvorgang gebeizt. Die Spritzstrahlen sind von oben und von unten gegen das Behandlungsgut gerichtet und ihr Winkel ist einstellbar. Auch bei einer solchen Vorrichtung ist eine gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung im Behandlungsbad und ein ständiger Austausch verbrauchter bzw. gesättigter Behandlungsflüssigkeiten in der Grenzschicht nicht gegeben.

Die US-PS 48 50 378 offenbart eine Beizvorrichtung, bei der in zwei schräg zueinander verlaufenden Bodenflächen des Beizbehälters quer zur Transportrichtung des Bandes verlaufende Kanäle vorgesehen sind, über die die Beizflüssigkeit zugeführt wird. In Abhängigkeit von der Breite des Bandes befinden sich die Zulauföffnungen oberhalb, mittig oder unterhalb des Bandes, was zwangsläufig zu einer Beeinträchtigung der Homogenität der Strömung führt.

Das DE-GM 84 37 870 offenbart eine Waschvorrichtung für metallische Werkstücke, bei der an zwei sich gegenüberliegenden Seiten eines Tauchbehälters Düsen vorgesehen sind, mittels denen sich Waschflüssigkeit gegen das eingetauchte Werkstück gespritzt wird. Zusätzlich zu den seitlichen Düsen können auch stirnseitig Düsen vorgesehen sein. Um eine gleichmäßige Behandlung des Werkstückes zu erreichen, kann der Werkzeugträger rotierend ausgebildet sein.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren zur chemischen und elektrochemischen Oberflächenbehandlung von bandförmigem Behandlungsgut, insbesondere von Walzgut, in Verbindung mit einer Behandlungsflüssigkeit zu schaffen, die eine Optimierung von Strömungs- und Austauschbedingungen zwi­ schen dem bandförmigen Behandlungsgut und der Behandlungsflüs­ sigkeit sicherstellt, so daß eine schnellere Aufheizung des bandförmigen Walzgutes und damit eine kürzere Behandlungszeit erreicht wird. Zusätzlich soll die Qualität des bandförmigen Behandlungsgutes verbessert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der ein­ gangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen, daß die Behand­ lungsflüssigkeit unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Behand­ lungsbehälter oberhalb und unterhalb des Behandlungsgutes von beiden Längsseiten aus entgegengesetzt gerichtet unter einem spitzen Winkel gegen das Behandlungsgut gefördert wird.

Durch diese Maßnahmen werden besonders günstige Strömungsbe­ dingungen, insbesondere eine gerichtete turbulente Strömung der Behandlungsflüssigkeit geschaffen. Der Wärmeübergang zwi­ schen der Behandlungsflüssigkeit und dem bandförmigen Walzgut wird verbessert, was eine Verkürzung der Aufheizzeit des band­ förmigen Walzgutes mit sich bringt. Dies zusammen hat eine Verkürzung der Behandlungszeit zur Folge. Aufgrund der Tat­ sache, daß die Behandlungsflüssigkeit unterhalb des Flüssig­ keitsspiegels im Behandlungsbehälter zugeführt wird, ist eine Schaumbildung weitgehend ausgeschlossen. Der Energiebedarf für das Umpumpen der Behandlungsflüssigkeit wird trotz Erhö­ hung der Turbulenz reduziert. Schlammablagerungen im Behand­ lungsbehälter werden vermieden.

Weitere Merkmale des Verfahrens sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2-11 offenbart.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in einer Zeichnung in stark vereinfachter Weise gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In dieser Zeichnung ist von einer Vorrichtung zum Beizen von Walzgut nur ein Beizbehälter 1 im Querschnitt gezeigt, durch den das bandförmige Walzgut 2 senkrecht zur Zeichnungsebene transportiert wird. Der Beizbehälter 1 ist zumindest teilwei­ se mit einem leicht geneigten Boden 3 versehen, der mehrere Auslaßöffnungen 4 besitzt. Der Beizbehälter 1 ist in an sich bekannter, nicht dargestellter Weise durch einen aufklappbaren Deckel verschlossen und während des Betriebes bis zu dem ein­ gezeichneten Flüssigkeitsspiegel 5 mit Beizflüssigkeit gefüllt. An der Innenseite der beiden Seitenwandungen 6, 7 des Beizbehäl­ ters 1 sind in Längsrichtung des Beizbehälters 1 und damit in Transportrichtung des Walzgutes 2 verlaufende Flutrohre 8 bis 11 vorgesehen. Dabei nehmen die Flutrohre 8, 9 einen geringen Abstand oberhalb und die Flutrohre 10, 11 einen geringen Abstand unterhalb des Walzgutes 2 ein. Alle Flutrohre 8 bis 11 sind mit Strahldüsen 12 versehen, die unter einem spitzen Winkel zum Walzgut 2 verlaufen. Die Strahldüsen 12 der Flutrohre 8, 9 sind nach unten und die Strahldüsen 12 der Flutrohre 10, 11 sind nach oben gegen das Walzgut 2 gerichtet. Der Winkel dieser Strahldüsen 12 zum Walzgut beträgt etwa 5-30°. Im darge­ stellten Ausführungsbeispiel weisen die Strahldüsen 12 einen Winkel von etwa 15° zur Oberfläche des Walzgutes 2 auf. Der Abstand der Strahldüsen 12 in den Flutrohren 8-11 beträgt etwa 20 bis 80 cm, vorteilhaft 40-50 cm.

Von einem nicht dargestellten und mit einer Heizung versehenen Umpumpbehälter wird nun die Beiz- bzw. Behandlungsflüssigkeit mittels Pumpen den Rohren 8-11 zugeführt und tritt aus die­ sen über die Strahldüsen 12 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels der Beizflüssigkeit mit einer Geschwindigkeit von mindestens 2m/sec, vorteilhaft 5-15m/sec, aus. Dadurch entsteht an beiden Seiten des Bandes eine starke Vermischung bzw. Turbu­ lenz der Behandlungsflüssigkeit, durch die die laminare Grenz­ schicht, die den Stoffaustausch zwischen dem bandförmigen Walzgut 2 und der Behandlungsflüssigkeit bestimmt, verringert wird. Aufgrund der günstigen konvektiven Strömungsbedingungen der Beizflüssigkeit an der Oberfläche des Walzgutes 2 werden die Aufheizung des Walzgutes 2 und die chemischen Reaktions­ vorgänge beschleunigt, so daß die für eine einwandfreie Bei­ zung erforderliche Behandlungszeit besonders kurz ist. Die gleichmäßige Zugabe der aufgeheizten Beizflüssigkeit begün­ stigt jedoch nicht nur den Wärmeübergang, sondern stellt auch eine gleichmäßige Qualität der Oberfläche des Walzgutes sicher.

In Abänderung des erläuterten Ausführungsbeispieles können die Strahldüsen 12 direkt in den Seitenwandungen 6, 7 des Beiz­ behälters 1 angeordnet sein und einen geringfügig anderen Win­ kel aufweisen.

Claims (11)

1. Verfahren zur chemischen oder elektrochemischen Oberflä­ chenbehandlung von bandförmigem Behandlungsgut, insbeson­ dere Walzgut, in Verbindung mit einer sauren oder alkalischen Behandlungsflüssigkeit, bei dem das Behandlungsgut, in Längsrichtung eingetaucht, durch einen mit der Behandlungsflüssigkeit gefüllten Behandlungsbehälter geführt und die Behandlungsflüssigkeit über Rohrleitungen und zumindest einen Umpumpbehälter im Kreislauf gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsflüssigkeit unterhalb des Flüssigkeits­ spiegels im Behandlungsbehälter oberhalb und unterhalb des Behandlungsgutes von beiden Längsseiten aus entgegengesetzt gerichtet unter einem spitzen Winkel gegen das Behandlungsgut gefördert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsflüssigkeit unter einem Winkel von 5° bis 30° gegen das Behandlungsgut gefördert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsflüssigkeit unter einem Winkel von 15° bis 20° gegen das Behandlungsgut gefördert wird.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsflüssigkeit mit einer Geschwindigkeit von gleich oder größer als 2,0 m/sec. gegen das Behand­ lungsgut gefördert wird.

5. Vorrichtung zur chemischen und elektrochemischen Oberflä­ chenbehandlung von bandförmigem Behandlungsgut, insbeson­ dere Walzgut, in Verbindung mit einer sauren oder alkalischen Behandlungsflüssigkeit, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, bestehend aus einem horizontalen, verhältnismäßig flachen und sich in Längsrichtung des Walzgutes erstreckenden, durch einen Deckel verschließbaren Behandlungsbehälter, der bis oberhalb des Walzgutes mit der Behandlungsflüssigkeit gefüllt ist, aus einer Rohrleitung und mindestens einem Umpumpbehälter dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Behandlungsflüssigkeit im Behandlungsbehälter (1) an beiden Längsseiten oberhalb und unterhalb des Walzgutes (2) Strahldüsen (12) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahldüsen (12) mit ihrer Düsenöffnung unter einem Winkel von 5-30° angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahldüsen (12) unter einem Winkel von 15-20° angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahldüsen (12) in ihrem Winkel einstellbar ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Strahldüsen (12) annähernd über die gesamte Länge des Behandlungsbehälters (1) erstrecken.

10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahldüsen (12) mit geringem Abstand voneinander nebeneinander angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahldüsen (12) an jeweils zwei mit Abstand übereinander angeordneten Flutrohren (8-11) angeordnet sind.