EP0695818B1 - Elektrolytisches Oberflächenbehandlungsverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Elektrolytisches Oberflächenbehandlungsverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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EP0695818B1
EP0695818B1 EP95250142A EP95250142A EP0695818B1 EP 0695818 B1 EP0695818 B1 EP 0695818B1 EP 95250142 A EP95250142 A EP 95250142A EP 95250142 A EP95250142 A EP 95250142A EP 0695818 B1 EP0695818 B1 EP 0695818B1
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strip
electrolyte
electrodes
working electrodes
surface treatment
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Franz Gerhard Ing. Pempera
Michael Dipl.-Ing. Haentjes
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F1/00—Electrolytic cleaning, degreasing, pickling or descaling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic removal of material from objects; Servicing or operating

Definitions

  • the invention relates to an electrolytic Surface treatment method and a device for carrying it out of the method, in particular for pickling, cleaning and degreasing fast-running metal strips, preferably cold-rolled steel strips, consisting of at least one container holding the electrolyte, the the tape runs horizontally, with above and below the tape electrodes are arranged one behind the other in the tape running direction are alternately connected anodically or cathodically.
  • fast-running metal strips preferably cold-rolled steel strips, consisting of at least one container holding the electrolyte, the the tape runs horizontally, with above and below the tape electrodes are arranged one behind the other in the tape running direction are alternately connected anodically or cathodically.
  • EP-A-02 35 595 A known system of this type is described in EP-A-02 35 595. It is used to clean tapes and in combination with mechanical agents acting on the belt surface.
  • the entire electrolytic process is usually carried out in at least one Carried out in which the electrodes and also the tape covering electrolyte necessary for the electrolytic process is included.
  • the electrolyte is usually pumped to the Container fed.
  • the electrodes located above and below the band are designated one generally as working electrodes, to which the tape as Counter electrode acts. This procedure is also called Medium conductor method known. If, as is known, the electrodes of both All sides of the tape have the same polarity the belt surface, regardless of which side of the belt they are on, the same polarity. Are the working electrodes all positive (anodically) switched, the strip surface acts as a negative pole (Cathode) - or vice versa.
  • the invention is based on the problems described and Disadvantages of the prior art, based on the task electrolytic surface treatment method and a plant for Implementation of the procedure to create an effective Surface treatment of the tape in a short time and with less Contamination of the electrolyte can be carried out.
  • the invention proposes that the Areas between two neighboring electrodes are different Circuit and the top and bottom of the tape kept electrolyte-free because only such (galvanic) isolation can cause a "leakage current" between the working electrodes.
  • the invention is based on the idea that, if successful, the through the electrolyte formed bridge between cathode and anode (the Working electrode) to interrupt, little or no electrical current can flow directly from the cathode to the anode. Thereby the effectiveness of the system is increased because now the entire electrical current is available for the strip treatment, so that a more effective treatment and therefore shorter treatment times can be reached. If, according to the invention, the areas between band and the neighboring electrodes are kept free of electrolyte, so can also no contamination with the tape in the next Electrolyte half cell are transported.
  • the electrolyte from the area between two neighboring electrodes is ousted.
  • Each pair of electrodes is preferably assigned four nozzle bars, which Apply the top and bottom of the belt in pairs.
  • the arrangement of the nozzle bars in front of and behind you Electrode package becomes the affected area in Tape running direction sealed, on the other hand is created by the Turbulence between the working electrode and the band passing through the current the electrolyte considerably easier and thus the actual one Treatment step optimized accordingly.
  • To get injected To allow an amount of electrolyte to escape is above each Electrode package provided an overflow over which the amount from the Nozzle sticks is fed back to the assigned reservoir.
  • quantity or pressure of the injected electrolyte to guide the tape are adjustable relative to the electrodes.
  • the above and below Injection of the electrolyte provided for the strip guides the strip at the same time at a short distance of, for example, 20 to 60 mm between tape and electrodes. The distance is changed by Amount or pressure of the electrolyte variable.
  • 1 denotes a container through which to treating band 2 is guided in the horizontal direction.
  • deflection and guide rollers 3 and 4 indicated that define the position of the tape in the container.
  • 5 and 6 are arranged above and below the band 2 Working electrodes called, anodic at 5 and cathodic at 6 are switched. As can be seen, each change in the longitudinal direction of the strip anodically connected working electrodes with cathodically connected Working electrodes.
  • FIG. 1 shows the solution of the invention, the same parts being the same are designated.
  • each working electrode is 5, 6 assigned a nozzle tube, which is inclined towards the working electrode 5, 6 and is arranged inclined towards the surface of the tape and by the Electrolyte is injected. This will cause the electrolyte in the area of each opposite working electrodes 5, 6 held while in the band area 9 between the adjacent working electrodes or Working electrode pairs the band to be treated almost free of Electrolyte is on the surface.
  • Additional partitions 10 in the container divide the container 1 into areas so that contamination of the Electrolytes on the container area below each Working electrode package remains limited.
  • the invention ensures that the areas 9 between the Working electrode pairs 8 are kept free of electrolyte, so that no short-circuit currents between the cathode and the anode series-connected working electrodes can flow. Thereby the full electrical effect for treating the tape is retained. This way not only the quality of the Improve surface treatment process, it can also Treatment speed can be increased and thus the productivity of the Plant can be increased.

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Description

Die Erfindung betrifft ein elektrolytisches Oberflächenbehandlungsverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere zum Beizen, Reinigen und Entfetten von schnell laufenden Metallbändern, vorzugsweise kaltgewalztem Stahlband, bestehend aus mindestens einem den Elektrolyt aufnehmenden Behälter, den das Band horizontal durchläuft, wobei oberhalb und unterhalb des Bandes in Bandlaufrichtung hintereinander Elektroden angeordnet sind, die abwechselnd anodisch bzw. kathodisch geschaltet sind.
Eine bekannte Anlage dieser Art ist in der EP-A-02 35 595 beschrieben. Sie wird zum Reinigen von Bändern benutzt und in Kombination mit mechanischen, auf die Bandoberfläche einwirkenden Mitteln eingesetzt.
Der gesamte elektrolytische Prozeß wird gewöhnlich in mindestens einem Behälter durchgeführt, in dem der die Elektroden und auch das Band überdeckende, für das elektrolytische Verfahren notwendige Elektrolyt enthalten ist. Üblicherweise wird der Elektrolyt mittels Pumpen dem Behälter zugeführt.
Die ober- und unterhalb des Bandes angeordneten Elektroden bezeichnet man im allgemeinen als Arbeitselektroden, zu denen das Band als Gegenelektrode fungiert. Dieses Verfahren ist auch als Mittelleiterverfahren bekannt. Wenn, wie bekannt, die Elektroden beider Bandseiten die gleiche Polarität besitzen, so besitzen auch alle Punkte der Bandoberfläche, unabhängig davon, auf welcher Bandseite sie liegen, die gleiche Polarität. Sind die Arbeitselektroden sämtlich positiv (anodisch) geschaltet, so wirkt die Bandoberfläche als negativer Pol (Kathode) - oder umgekehrt.
Es hat sich aber gezeigt, daß bei dem bekannten Verfahren und den bekannten Anlagen der Strom nicht nur direkt zum Band fließt, sondern auch durch den Elektrolyten hindurch von einer Arbeitselektrode zur benachbarten. Dadurch geht ein erheblicher Teil des elektrolytischen Stromes (Kirchhofsche Regel) ohne Wirkung für die Behandlung verloren. Ein weiterer Nachteil stellt sich dadurch ein, daß bei mehreren im Wechsel Anode/Kathode/Anode ... nebeneinander angeordneten Elektroden der Elektrolyt gleichmäßig mit dem vom Band zu entfernenden Produkt verunreinigt wird. Eine Elektrolytkaskade kann bei den bekannten Anlagen nicht betrieben werden.
Der Erfindung liegt, ausgehend von den beschriebenen Problemen und Nachteilen des Standes der Technik, die Aufgabe zugrunde, ein elektrolytisches Oberflächenbehandlungsverfahren und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit der eine wirkungsvolle Oberflächenbehandlung des Bandes in kurzer Zeit und mit geringer Verunreinigung des Elektrolyten durchgeführt werden kann.
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Bereiche zwischen zwei benachbarten Elektroden unterschiedlicher Schaltung und der Bandober- und -unterseite elektrolytfrei gehalten werden, da nur eine solche (galvanische) Trennung einen "Verluststrom" zwischen den Arbeitselektroden vermeidet.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß, wenn es gelingt, die durch den Elektrolyten gebildete Brücke zwischen Kathode und Anode (der Arbeitselektrode) zu unterbrechen, kein oder nur ein geringer elektrischer Strom direkt von Kathode zur Anode fließen kann. Dadurch wird die Effektivität der Anlage gesteigert, weil nunmehr der gesamte elektrische Strom für die Bandbehandlung zur Verfügung steht, so daß eine wirkungsvollere Behandlung und damit kürzere Behandlungszeiten erreichbar werden. Wenn nach der Erfindung die Bereiche zwischen Band und den benachbarten Elektroden von Elektrolyt freigehalten werden, so können auch keine Verunreinigungen mit dem Band in die nächste Elektrolythalbzelle transportiert werden.
Vorzugsweise ist nach einem weiteren Verfahrensmerkmal vorgesehen, daß der Elektrolyt aus dem Bereich zwischen zwei benachbarten Elektroden verdrängt wird.
Das Verdrängen des Elektrolyten und Freihalten des Bereiches zwischen zwei seitlich benachbarten Arbeitselektroden geschieht nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung in einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens dadurch, daß mehrere zwischen den Arbeitselektroden angeordnete Düsenbalken zum Eindüsen von Elektrolytflüssigkeit schräg zur Bandoberfläche und in Richtung der jeweils benachbarten Arbeitselektroden angeordnet sind. Durch das Eindüsen von Elektrolytflüssigkeit unter Druck wird die im Bereich zwischen den Arbeitselektroden und dem Band und den benachbarten Arbeitselektroden befindliche Flüssigkeit verdrängt, so daß bei richtiger Anordnung der Düsenbalken der Raum zwischen jeweils zwei Düsenbalken von Flüssigkeit frei bleibt.
Vorzugsweise sind jedem Elektrodenpaar vier Düsenbalken zugeordnet, die jeweils paarweise die Ober- und Unterseite des Bandes beaufschlagen. Durch die Anordnung der Düsenbalken vor und hinter einem Elektrodenpaket wird zum Einen der betroffene Bereich in Bandlaufrichtung abgedichtet, zum Anderen wird durch die entstandene Turbulenz zwischen Arbeitselektrode und Band der Stromübergang durch den Elektrolyten erheblich erleichtert und somit der eigentliche Behandlungsschritt entsprechend optimiert. Um der eingedüsten Elektrolytmenge ein Entweichen zu ermöglichen, ist oberhalb eines jeden Elektrodenpaketes ein überlauf vorgesehen, über den die Menge aus den Düsenstöcken wieder dem zugeordneten Vorlagebehälter zugeführt wird.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß Menge bzw. Druck des eingedüsten Elektrolyts zur Führung des Bandes gegenüber den Elektroden einstellbar sind. Die oberhalb und unterhalb des Bandes vorgesehene Eindüsung des Elektrolyten führt das Band gleichzeitig in einen geringen Abstand von beispielsweise 20 bis 60 mm zwischen Band und Elektroden. Der Abstand ist durch Veränderung von Menge bzw. Druck des Elektrolyten variabel.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1
eine Anlage nach der Erfindung und
Fig. 2
grob vereinfacht eine elektrolytische Oberflächenbehandlungsanlage nach dem Stand der Technik.
In Figur 2 ist mit 1 ein Behälter bezeichnet, durch den das zu behandelnde Band 2 in horizontaler Richtung geführt wird. Am Einlauf und Auslauf des Behälters 1 sind Umlenk- und Führungsrollen 3 und 4 angedeutet, die die Lage des Bandes im Behälter definieren. Mit 5 und 6 sind jeweils oberhalb und unterhalb des Bandes 2 angeordnete Arbeitselektroden bezeichnet, die bei 5 anodisch und bei 6 kathodisch geschaltet sind. Wie erkennbar, wechseln in Bandlängsrichtung jeweils anodisch geschaltete Arbeitselektroden mit kathodisch geschalteten Arbeitselfktroden ab.
Bei 7 ist angedeutet, daß es zu Kurzschlußströmen zwischen benachbarten Kathoden und Anoden kommen kann, wobei der Elektrolyt als Brücke wirkt. Diese Kurzschlußströme beschränken die Leistung des Behandlungsverfahrens; denn die Ströme sollen, um ihre volle Wirkung entfalten zu können möglichst nur zwischen Arbeitselektrode und Band fließen.
Figur 1 zeigt die Lösung der Erfindung, wobei gleiche Teile gleich bezeichnet sind. Wie bei 8 erkennbar, ist jeder Arbeitselektrode 5, 6 ein Düsenrohr zugeordnet, das schräg zur Arbeitselektrode 5, 6 hin und auf die Bandoberfläche gerichtet geneigt angeordnet ist und durch das Elektrolyt eingedüst wird. Dadurch wird der Elektrolyt im Bereich der jeweils sich gegenüberliegenden Arbeitselektroden 5, 6 gehalten, während im Bandbereich 9 zwischen den benachbarten Arbeitselektroden bzw. Arbeitselektrodenpaaren das zu behandelnde Band nahezu frei von Elektrolyt an der Oberfläche ist. Zusätzliche Trennwände 10 im Behälter unterteilen den Behälter 1 in Bereiche, so daß eine Verschmutzung des Elektrolyten auf den Behälterbereich unterhalb des jeweiligen Arbeitselektrodenpaketes beschränkt bleibt. Dadurch werden die auslaufseitigen Behälterbereiche, bei denen nicht mehr so viele Partikel vom Band abgetragen werden, sauberer gehalten, so daß eine bessere Wirkung der Oberflächenbehandlung erzielbar ist. Es stellt sich somit im Hinblick auf die Inhaltsstoffe eine Kaskade ein, welche die darauffolgende Behandlung der Abläufe aus dieser Beize entsprechend vereinfacht, da die zu trennenden Schlämme etc. schon entsprechend aufkonzentriert vorliegen.
Durch die Erfindung wird sichergestellt, daß die Bereiche 9 zwischen den Arbeitselektrodenpaaren 8 frei von Elektrolyt gehalten werden, so daß keine Kurzschlußströme mehr zwischen Kathode und Anode der hintereinandergeschalteten Arbeitselektroden fließen können. Dadurch bleibt die volle elektrische Wirkung zur Behandlung des Bandes erhalten. Auf diese Weise läßt sich nicht nur die qualität des Oberflächenbehandlungsverfahrens verbessern, es kann auch die Behandlungsgeschwindigkeit erhöht werden und somit die Produktivität der Anlage gesteigert werden.

Claims (5)

  1. Elektrolytisches Oberflächenbehandlungsverfahren, insbesondere zum Beizen, Reinigen und Entfetten von schnell laufenden Metallbändern, vorzugsweise kaltgewalztem Stahlband, bestehend aus mindestens einem den Elektrolyt aufnehmenden Behälter, den das Band horizontal durchläuft, wobei oberhalb und unterhalb des Bandes in Bandlaufrichtung hintereinander Elektroden angeordnet sind, wobei in Bandlängsrichtung jeweils anodisch geschaltete Elektroden und kathodisch geschaltete Elektroden abwechseln,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bereiche zwischen zwei seitlich benachbarten Elektroden unterschiedlicher Schaltung und der Bandober- und -unterseite elektrolytfrei gehalten werden.
  2. Elektrolytisches Oberflächenbehandlungsverfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Elektrolyt aus den Bereichen verdrängt wird.
  3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch
    mehrere zwischen den Arbeitselektroden (5, 6) angeordnete Düsenbalken (8) zum Eindüsen von Elektrolytflüssigkeit schräg zur Bandoberfläche und in Richtung der jeweils benachbarten Arbeitselektroden (5, 6).
  4. Anlage nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß jedem Arbeitselektrodenpaar (5, 6) vier Düsenbalken (8) zugeordnet sind, die jeweils paarweise die Ober- und Unterseite des Bandes (2) beaufschlagen.
  5. Anlage nach Anspruch 3 und 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Menge und/oder Druck des eingedüsten Elektrolyts zur Führung des Bandes (2) gegenüber den Arbeitselektroden (5, 6) einstellbar sind.
EP95250142A 1994-07-07 1995-06-14 Elektrolytisches Oberflächenbehandlungsverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Expired - Lifetime EP0695818B1 (de)

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