EP1311369A1 - Verfahren und vorrichtung zur entfernung metallischer verunreinigungen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur entfernung metallischer verunreinigungen

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EP1311369A1
EP1311369A1 EP01962946A EP01962946A EP1311369A1 EP 1311369 A1 EP1311369 A1 EP 1311369A1 EP 01962946 A EP01962946 A EP 01962946A EP 01962946 A EP01962946 A EP 01962946A EP 1311369 A1 EP1311369 A1 EP 1311369A1
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cleaned
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workpiece
blasting
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EP01962946A
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Alexander Buinger
Dirk Lieske
Michael Peters
Christoph Ideler
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Linde GmbH
ThyssenKrupp Steel Europe AG
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Linde GmbH
ThyssenKrupp Stahl AG
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    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
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    • B08B7/0064—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by temperature changes
    • B08B7/0092—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by temperature changes by cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
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    • B21B28/02—Maintaining rolls in effective condition, e.g. reconditioning
    • B21B28/04—Maintaining rolls in effective condition, e.g. reconditioning while in use, e.g. polishing or grinding while the rolls are in their stands
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/003—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods using material which dissolves or changes phase after the treatment, e.g. ice, CO2
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B28/00—Maintaining rolls or rolling equipment in effective condition
    • B21B28/02—Maintaining rolls in effective condition, e.g. reconditioning

Definitions

  • the invention relates to a method for removing metallic contaminants from a metallic workpiece or tool.
  • the invention further relates to a device for removing metallic contaminants from a metallic workpiece or tool.
  • Rotating tools are often used in metalworking, which have to be cleaned from time to time in order to maintain the quality of the machining.
  • steel sheets for the automotive industry are coated with aluminum or zinc as corrosion protection in fire-coating systems (so-called FBA).
  • FBA fire-coating systems
  • these sheets are sent through a so-called “skin pass mill”.
  • smoothened rollers smoothened rollers (skin pass rollers) transfer a defined roughness (surface structure) to the belt surface. This process takes place under high surface pressure.
  • the invention is therefore based on the object of demonstrating a method and a device of the type described at the outset by which the disadvantages mentioned are eliminated.
  • an effective type of cleaning that should extend the life of the tools to be cleaned should be provided.
  • this object is achieved for the method in that an abrasive in solid state is used for cleaning, which is present in gaseous state under normal conditions.
  • the object is achieved in that the device comprises means for supplying such an abrasive for cleaning in a gaseous state under normal conditions.
  • the invention is based on the idea that a cleaning agent is used as the blasting agent which is gaseous under normal conditions and can therefore escape without difficulty and without residue.
  • rotating tools in particular rotating, preferably driven apparatus, devices or their rotating parts are addressed, for example rotating rollers.
  • Dry ice which has proven itself in numerous applications, should be mentioned in particular as a cleaning agent present in normal gaseous state.
  • Carbon dioxide in a solid state has a temperature of around -78 ° C. When heated, carbon dioxide sublimes. When carbon dioxide is sublimed, an explosive increase in volume occurs by a factor of around 600, which effectively supports jet cleaning. The editing with carbon dioxide in a solid state of matter runs without residue, since the sublimed gaseous carbon dioxide can escape without any problems. Blasting agent preparation or blasting agent disposal is therefore not necessary for carbon dioxide.
  • Solid carbon dioxide in the form of CO 2 pellets is preferably used.
  • Impurities on metal are suitable. This result is surprising insofar as the thermal expansion coefficients of the contaminants and the workpiece do not differ or differ only slightly in this application.
  • the blasting agent is preferably directed via a movable blasting nozzle onto the tool or workpiece to be cleaned.
  • the jet nozzle is moved on a traversing device that is adapted to the geometry of the tool to be cleaned.
  • the blasting nozzle can be moved on its own traversing device or for other devices.
  • the jet nozzle is arranged on its own traversing device or for other devices.
  • Cleaning the skin pass roller makes it possible to dispense with the corrosion-promoting use of high-pressure water jet.
  • the regular use of the jet cleaning according to the invention in particular with CO 2l, largely prevents the buildup of the smallest impurities leading to larger lumps which cause damage. This is a grinding or cleaning of the skin pass roller required much less often.
  • the complaint rate and the cost of spare parts are reduced while the service life is increased. Blasting with dry ice produces very good results, especially with the hard zinc particles.
  • the blasting nozzle can be moved on a traversing device which is moved at least in the axial direction of the skin pass roller during cleaning.
  • a jet nozzle that has been specially adapted to the roller geometry and process parameters is placed - for example, on a grinding stand that can be moved with a traversing device.
  • a separate traversing device for the jet nozzle can also be provided.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cleaning In General (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung metallischer Verunreinigungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung metallischer Verunreinigungen von einem metallischen Werkstück oder Werkzeug.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Entfernung metallischer Verunreinigungen von einem metallischen Werkstück oder Werkzeug.
In der Metallbearbeitung werden vielfach rotierende Werkzeuge eingesetzt, die von Zeit zu Zeit gereinigt werden müssen, um die Qualität der Bearbeitung aufrechterhalten zu können.
Beispielsweise werden Stahlbleche für die Kfz-Industrie als Korrosionsschutz in Feuer- Beschichtungs-Anlagen (sog. FBA) mit Aluminium oder Zink beschichtet. Vor dem Aufwickeln zu Coils (großen Spulen) werden diese Bleche durch ein sogenanntes "Dressiergerüst" geschickt. Hier übertragen aufgeraute Walzen (Dressierwalzen) eine definierte Rauheit (Oberflächenstruktur) auf die Bandoberfläche. Dieser Vorgang erfolgt unter hoher Flächenpressung.
Bei den Beschichtungsprozessen der Bänder kommt es sowohl beim Aluminieren wie auch bei Verzinken zu geringfügigem Aufbau von Beschichtungsmaterial auf den Dressierwalzen. Da sich diese Verunreinigungen aufbauen, werden hierdurch unerwünschte Abdrücke auf die Bandoberfläche übertragen. Zum Teil können die Coils sogar durch die unerwünschte Prägung wertlos werden. Um die Standzeit der Dressierwalze zu erhöhen, werden üblicherweise Zwischenreinigungen mit Hochdruck- Wasserstrahlen (HD-Wasserstrahlen) durchgeführt, bzw. die Walze von Zeit zu Zeit abgeschliffen.
Bei der HD-Wasserreinigung entsteht ein starker Wassernebel, der das gesamte Gerüst der Dressierwalzen einhüllt. Dies führt zu starken Korrosionsproblemen an der Anlage. Außerdem lässt die Rauheit der Walze - auch bei Verwendung von Schleifmitteln - deutlich gegenüber der anfänglichen Ausgangsrauheit nach. Dadurch wird die Lebensdauer der Walze verkürzt. Eine verkürzte Lebensdauer der Dressierwalze bedeutet aber einen erhöhten Aufwand für das Aufarbeiten der Walze (Schleifen, Aufrauhen) sowie erhöhte Nacharbeitungskosten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art aufzuzeigen, durch welche die genannten Nachteile beseitigt werden. Insbesondere sollte eine effektive aber die Lebensdauer der zu reinigenden Werkzeuge möglichst verlängernde Art der Reinigung zur Verfügung gestellt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Verfahren dadurch gelöst, dass zur Reinigung ein Strahlmittel in festem Aggregatzustand eingesetzt wird, welches unter Normalbedingungen in gasförmigem Aggregatzustand vorliegt.
Die Aufgabe wird im Hinblick auf die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gelöst, dass die Vorrichtung Mittel zur Zufuhr eines solchen unter Normalbedingungen in gasförmigem Aggregatzustand vorliegenden Strahlmittels für die Reinigung umfasst.
Die Erfindung basiert auf der Idee, dass ein Reinigungsmittel als Strahlmittel eingesetzt wird, welches unter Normalbedingungen gasförmig ist und daher ohne Schwierigkeiten und rückstandslos entweichen kann.
Im Rahmen der Erfindung sind mit rotierenden Werkzeugen insbesondere sich drehende, vorzugsweise angetriebene Apparate, Geräte oder deren rotierende Teile angesprochen, beispielsweise rotierende Walzen.
Als bei Normalbedingungen in gasförmiger Aggregatzustand vorliegendes Reinigungsmittel ist insbesondere Trockeneis (CO2) zu nennen, welches sich in zahlreichen Anwendungen bewährt hat.
Verfestigtes Kohlendioxid bietet aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften wesentliche Vorteile bei der Verwendung als Strahlmittel zur Strahlreinigung von Oberflächen: Kohlendioxid in festem Aggregatzustand (Trockeneis) besitzt eine Temperatur von etwa -78 °C. Bei Erwärmung sublimiert Kohlendioxid. Bei der Sublimation des Kohlendioxids tritt eine explosionsartige Volumenvergrößerung etwa um den Faktor 600 auf, was die Strahlreinigung wirksam unterstützt. Die Bearbeitung mit Kohlendioxid in festem Aggregatzustand verläuft rückstandsfrei, da das sublimierte gasförmige Kohlendioxid problemlos entweichen kann. Eine Strahlmittelaufbereitung oder Strahlmittelentsorgung ist daher für Kohlendioxid nicht erforderlich. Bevorzugt wird festes Kohlendioxid in Form von CO2-Pellets eingesetzt.
Die Wirkungsweise der Strahlreinigung mit Kohlendioxid-Pellets ist noch nicht ganz verstanden. Bisher geht man davon aus, dass wegen des plötzlichen Wärmeentzugs aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten erhebliche Spannungen entstehen. Diese lockern die Bindungskräfte, wodurch die Schicht versprödet und durch nachfolgend auftreffende Pellets abgetragen wird (siehe A.
Visser et. al., Reinigen von Oberflächen mit Trockeneisstrahlen, Werkstattstechnik 89 (1999)). In umfangreichen Untersuchungen wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass sich die Strahlreinigung mit Kohlendioxid-Pellets bzw. allgemein mit einem Strahlmittel in festem Zustand, welches unter Normalbedingungen im gasförmigen Zustand vorliegt, auch zur Entfernung von metallischen
Verunreinigungen auf Metall eignet. Dieses Ergebnis ist insofern überraschend, als sich bei dieser Anwendung die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Verunreinigungen und des Werkstücks nicht oder nur wenig unterscheiden.
Bevorzugt wird das Strahlmittel über eine bewegbare Strahldüse auf das zu reinigende Werkzeug oder Werkstücks geleitet.
In Ausgestaltung der Erfindung wird die Strahldüse auf einer der Geometrie des zu reinigenden Werkzeuges angepassten Traversiervorrichtung bewegt. Die Strahldüse kann auf einer eigenen oder für andere Geräte vorgesehene Traversiervorrichtung bewegt werden. Die Strahldüse ist dazu auf einer eigenen oder für andere Geräte vorgesehene Traversiervorrichtung angeordnet.
In Weiterbildung der Erfindung werden Dressierwalzen zur Bearbeitung von feuerbe- schichteten Blechen gereinigt. Die Verwendung der Trockeneis-Strahlreinigung zur
Reinigung der Dressierwalze erlaubt es, auf den korrosionsfördernden Einsatz des HD- Wasserstrahlens zu verzichten. Außerdem kann durch die regelmäßige Anwendung des erfindungsgemäßen Strahlreinigens, insbesondere mit CO2l der Aufbau kleinster Verunreinigungen zu Schäden verursachenden, größeren Klumpen weitestgehend unterbunden werden. Somit ist ein Abschleifen bzw. Reinigen der Dressierwalze wesentlich seltener erforderlich. Insgesamt senken sich die Reklamationsquote und die Ersatzteilkosten bei gleichzeitigem Gewinn an Standzeit. Gerade auch bei den harten Zink-Partikeln bringt das Strahlen mit Trockeneis sehr gute Ergebnisse.
Die Strahldüse kann auf einer Traversiervorrichtung bewegt werden, welche bei der Reinigung zumindest in axialer Richtung der Dressierwalze verschoben wird. Zur Reinigung der Dressierwalze wird - beispielsweise aufgesetzt auf einen mit einer Traversiervorrichtung verfahrbaren Schleifbock - eine speziell an die Walzengeometrie und Prozessparameter adaptierte Strahldüse aufgesetzt. Alternativ kann auch eine separate Traversiervorrichtung für die Strahldüse vorgesehen sein.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Entfernung metallischer Verunreinigungen von einem metallischen Werkstück oder Werkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reinigung ein Strahlmittel in festem Aggregatzustand eingesetzt wird, welches unter Normalbedingungen in gasförmigem Aggregatzustand vorliegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verunreinigungen Aluminium, Zink und/oder deren Legierungen enthalten.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlmittel verfestigtes Kohlendioxid (Trockeneis) verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlmittel über eine bewegbare Strahldüse auf das zu reinigende Werkstück oder Werkzeug geleitet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahldüse auf einer der Geometrie des zu reinigenden Werkstücks oder Werkzeuges angepassten Traversiervorrichtung bewegt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahldüse auf einer eigenen oder für andere Geräte vorgesehenen Traversiervorrichtung bewegt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass rotierende, in der Metallbearbeitung verwendete Werkzeuge gereinigt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Dressierwalzen zur Bearbeitung von feuerbeschichteten Blechen gereinigt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahldüse auf einer Traversiervorrichtung bewegt wird, welche bei der Reinigung zumindest in axialer Richtung der Dressierwalze verschoben wird.
10. Vorrichtung zur Entfernung metallischer Verunreinigungen von einem metallischen Werkstück oder Werkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zur Zufuhr eines Strahlmittels in festem Aggregatzustand für die Reinigung umfasst, welches unter Normalbedingungen in gasförmigem Aggregatzustand vorliegt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zur Herstellung und/oder Speicherung von verfestigtem Kohlendioxid (Trockeneis) als Strahlmittel aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine bewegbare Strahldüse zur Zufuhr des Strahlmittel auf die zu reinigenden Teile vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahldüse auf einer der Geometrie des zu reinigenden Werkstücks oder Werkzeuges angepassten Traversiervorrichtung beweglich angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahldüse auf einer eigenen oder für andere Geräte vorgesehenen Traversiervorrichtung angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahldüse auf der einer Dressierwalze zur Bearbeitung von feuerbeschichteten Blechen zugeordneten Traversiervorrichtung bewegt wird, welche zumindest in axialer
Richtung der Dressierwalze verschiebbar angeordnet ist.
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