EP3774098A2 - Walzenreinigungsverfahren und walzenreinigungsvorrichtung - Google Patents

Walzenreinigungsverfahren und walzenreinigungsvorrichtung

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Publication number
EP3774098A2
EP3774098A2 EP19713043.8A EP19713043A EP3774098A2 EP 3774098 A2 EP3774098 A2 EP 3774098A2 EP 19713043 A EP19713043 A EP 19713043A EP 3774098 A2 EP3774098 A2 EP 3774098A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
roller
washing liquid
washing
cleaning
roll
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19713043.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kathrin Eckhard
Olaf Güssgen
Frank Hirschmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Speira GmbH
Original Assignee
Hydro Aluminium Rolled Products GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hydro Aluminium Rolled Products GmbH filed Critical Hydro Aluminium Rolled Products GmbH
Publication of EP3774098A2 publication Critical patent/EP3774098A2/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/08—Cleaning involving contact with liquid the liquid having chemical or dissolving effect
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B28/00—Maintaining rolls or rolling equipment in effective condition
    • 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
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B1/00—Cleaning by methods involving the use of tools
    • B08B1/10—Cleaning by methods involving the use of tools characterised by the type of cleaning tool
    • B08B1/12—Brushes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B13/00—Accessories or details of general applicability for machines or apparatus for cleaning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/04—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by a combination of operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0269—Cleaning
    • B21B45/0275—Cleaning devices

Definitions

  • the invention relates to the cleaning of rolls which are used for steel and aluminum sheet processing to remove impurities such as run-in traces of the machined metal webs and other types of contaminants on the roll surface.
  • the invention also relates to a device for cleaning rollers.
  • rollers In steel and aluminum processing, a series of rollers is used. These are steel and stainless steel rollers, which may also be chrome-plated. Equally possible is the use of rollers with ceramic surfaces. Rollers in steel and aluminum processing are used in particular for rolling, texturing or tempering sheet metal or metal strips. Since large forces are required for these industrial rolling processes, the rolls usually have a high weight.
  • EDT Electro Discharge Texturing
  • the surface of the roll becomes spark erosion roughened This is done by passing the work roll past an electrode in a tank containing a dielectric and by sparking small craters are beaten into the surface of the roll, whereupon chromium plating may be followed by another process step.
  • the manifestation of the appropriate surface texture on a roll is - also logistically - complex and expensive, so that could be saved with an extension of the revision intervals for significant costs.
  • US 2,234,153 describes cleaning metal sheets and metal strips and a device for removing lubricants and other materials that have accumulated on the metal sheets and metal strips. This document is based on a state of the art in which the aforementioned soiling on the metal strips is removed after the rolling treatment. US Pat. No. 2,234,153 proposes spraying the metal strip with cleaning liquid during rolling and also cleaning the backing rolls with the cleaning liquid from the contaminants taken over by the work rolls. A cleaning of the work rolls is not described.
  • JP S 57 39012 A describes removing aluminum and iron powder from the surface of work rolls by spraying it with an alkaline detergent when the work roll is not in operation, and then by spraying the roll surface with water from the die during rolling Gives off coolant.
  • the US 2011/0168215 Al describes the cleaning of rollers, especially those in roll mills of the galvanic industry, of adhering to the roll surface impurities such as zinc particles, wherein the cleaning liquid is sprayed by high pressure on the roll surface.
  • DE 10 2012 103 340 A1 describes the cleaning of a transfer roller in a digital printer, in which a scoop roller conveys cleaning liquid out of a wet chamber and applies a uniform layer of cleaning liquid to the transfer roller without the transfer roller making contact with the wet chamber.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method and a device with which a used, cleaning or renewal-related poor production roller can be renewed as much as possible in the own production site and by a simpler less time-consuming process than the mechanical preparation by grinding.
  • This object is achieved according to a first teaching of the invention by a method for the chemical cleaning of metal rollers by cleaning the roller surface of a work roll with at least one aqueous alkali metal or alkaline earth metal hydroxide washing liquid or at least one acidic washing liquid and, for example, rinsing with water , Subsequently, the roll surface can be dried.
  • the impurities on the roller which mainly contain metal abrasion, safely remove.
  • a device for cleaning rolls which are used for metal strip processing, preferably steel and aluminum strip processing, the device comprising a washing rack, which is arranged for positioning a roll to be cleaned and at least one means for applying at least one washing liquid to the roll surface of the roll to be cleaned.
  • the device according to the invention can be set up in particular for carrying out and / or controlling the method according to the first teaching of the invention.
  • the inventive method and the use of the device according to the invention Vor extend the intervals between the mechanical revisions of the rolls by grinding considerably.
  • the flexibility in the production sequence is increased because run-in marks on rollers by the method according to the invention and by the device according to the invention are easily removable and the roller can be quickly returned to a state that allows the processing of wider bands.
  • the service life of a roller is also prolonged overall.
  • the inven tion proper method and apparatus of the invention are also effective in the removal of marks by impacts and rolled folds. me- chanical damage to a roll surface can not be corrected by the method according to the invention.
  • the surface of work rolls of any kind can be cleaned in metalworking.
  • the rolls to be cleaned may be rolls with a textured surface or rolls with a sanded surface.
  • Impurities to be removed from the roll surface include run-in traces, rolling oil residues, rolling emulsion residues, roll surface markings and other contaminants.
  • the surface structure of the roller to be cleaned should not be damaged.
  • a first and a second washing liquid are preferably an alkali metal hydroxide solution or alkaline earth metal hydroxide solution.
  • the first and second washing liquids are an aqueous dilute alkali metal hydroxide solution, more preferably a sodium hydroxide solution.
  • the first and the second washing liquid are used successively for cleaning a roll.
  • the first washing liquid may have a higher concentration of alkali metal hydroxide or alkaline earth metal hydroxide than the second washing liquid.
  • the alkali metal hydroxide concentration of the first washing liquid may be from 2 to 4% by weight, based on the mass of the washing liquid.
  • the alkali metal hydroxide concentration of the second washing liquid may be, for example, 0.3 to 1% by weight, based on the mass of the washing liquid. If the rolls are treated with two differently concentrated alkali metal hydroxide solutions, it is preferable not to rinse with water between the two alkali metal hydroxide treatments. Preferably, after the cleaning, the roller is rinsed with the alkali metal hydroxide solution (s) with water (third washing liquid). This treatment serves to remove the washing liquid containing alkali metal hydroxide.
  • the water used is preferably a demineralized water (DI water). For example, demineralized water has been passed through an ion exchanger for desalting three times to purify it.
  • DI water demineralized water
  • the roll may be treated with water (fourth washing liquid), thereby optionally adding final impurities to the roll surface and / or to remove water and to dry the roll surface.
  • the lower alkanol is preferably an alkanol having two or three carbon atoms, such as ethanol, isopropanol, propanol or mixtures thereof. Particular preference is given to using isopropanol as the fourth washing liquid. Particular preference is given to using azeotropic mixtures of alkanol or ketone for purifying and drying the roll surface.
  • the alkali metal hydroxide-containing washing liquids may preferably contain further ingredients such as a surfactant, a degreasing agent and / or other substances. These other ingredients may be selected depending on the type and amount of contamination in the washing liquid.
  • Suitable surfactants are, for example, nonionic and anionic surfactants. Their concentration in the washing solution can be from 1 to 5% by weight, based on the mass of the washing liquid.
  • complexing degreasing agents are preferably used.
  • Complexing degreasing agents prevent the formation of an emulsion.
  • Suitable complexing degreasing agents are, for example, polyphos te, gluconates, oxalates and citrates.
  • the concentration of the degreasing agent in the washing solution may be up to 3% by weight, based on the mass of the washing liquid.
  • the cleaning of the roller takes place in four steps.
  • four cleaning liquids are used, namely the first washing liquid, subsequently the second washing liquid, then a treatment with water as the third washing liquid and finally the treatment with an alkanol or an alkanol / water mixture as the fourth washing liquid.
  • these four washing steps are carried out immediately following each other. Consequently, the following method measures are preferably carried out successively:
  • the alkaline cleaning process can be used to clean rollers that have been used to process aluminum belts or steel belts.
  • This alkaline roll cleaning method is advantageous for steel rolls because the roll surface is passivated by alkali.
  • the washing liquid is a mineral acid or carboxylic acid acid washing liquid.
  • One or more acidic wash liquids can be used in the cleaning of steel strip processing rolls including Strips of high and low alloy steels and for the processing of bands of copper, titanium or magnesium or alloys of these metals.
  • nitric acid and sulfuric acid may preferably be used in the acidic washing liquid.
  • carboxylic acid formic acid and acetic acid are preferably used.
  • first a first acidic and then a second acidic washing liquid can be used.
  • the first acidic wash liquid may have a higher acid concentration than the second acidic wash liquid.
  • the concentration of acid in the first acidic washing liquid may be from 2 to 4% by weight, based on the mass of the first acidic washing liquid.
  • the concentration of acid in the second acidic washing liquid may, for example, be from 0.3 to 1% by weight, based on the mass of the second acidic washing liquid.
  • the acidic washing liquids may contain the same additives in the same amount as in the first and second washing liquids in the alkaline roll cleaning process.
  • the third and the fourth washing liquids in the acidic roller cleaning method are the same as those in the alkaline roller cleaning method, respectively.
  • the acid roller cleaning process may preferably be carried out as follows:
  • the first and second washing liquids or the first and second acidic washing liquids release the abrasion or other reaction products from the production process on the roll surface.
  • the roll material is substantially not attacked or impaired.
  • the first and second washing liquids used according to the invention are preferably washing solutions.
  • the cleaning of the rollers by the process according to the invention can in principle be done by hand Lich.
  • the washing solutions by hand, with a cloth, a paint roller or other suitable device can be applied to the roll surface or sprayed.
  • the roller to be cleaned can be turned by hand or by machine.
  • the roller may also be partially or completely submerged in a basin with washing solution and thereby rotated.
  • the roller is only partially submerged in a basin, so that only part of the roller surface is immersed in the washing liquid.
  • One or more cylindrical brushes, rubberized pressure rollers, nonwoven rolls or nozzle bars can intensify the cleaning of the roll surface. These can also be used in combination.
  • the apparatus according to the second teaching of the invention comprises a washing rack adapted for positioning a roller to be cleaned.
  • the washing rack is preferably adapted to rotatably support the roller along its own axis.
  • the roller can also be positioned relative to the device via the washing rack, for example, the roller can be adjustable in height and / or pivoted into the washing rack.
  • the roller is positioned or stored on the La gerabêten to which the roller is also stored when used in metalworking.
  • Adapters for positioning different types of rolls may be provided. The rolls can be used with their own storage from the production process, the so-called building pieces. This has the advantage that the time for removing and reassembling the piece of construction material can be saved.
  • the means for applying at least one washing solution of the device according to the second teaching of the invention is in particular adapted for sprinkling and / or spraying the roll surface with a washing solution.
  • the means for applying at least one washing liquid may also comprise at least one washing solution itself, in particular an aqueous alkali metal hydroxide or alkaline earth metal hydroxide washing solution.
  • One or more wash liquids may be provided in containers.
  • the means for applying at least one washing solution comprises at least one nozzle and / or at least one scoop roller.
  • a nozzle may be arranged for spraying the roll surface, wherein in particular the roll is rotatably mounted, so that by rotation of the roll, the circumference of the roll surface can be sprayed. It can be arranged in the direction of the axis of the roller a plurality of nozzles, so that the roller surface ent long as the axis through the nozzles as evenly as possible is applied with a washing solution. Alternatively or additionally, one or more nozzles can be arranged to be movable along the roll axis.
  • the device may include at least one pump to pressurize the nozzle. Alternatively, the device can be operated with one pump for each of the four cleaning liquid containing container.
  • a scoop roller may in particular be adapted to apply a wash solution to the roll surface via contact between scoop roller and roller surface.
  • roller and scoop roller are arranged to each other so that roller and scoop roller can roll on each other.
  • the roller surface can thus be acted upon along the circumference with a washing solution.
  • means which can drive or rotate a roller in the washing rack and / or a scoop roller, for example at least one electric motor for rotating the roller and / or the scoop roller.
  • a scoop roller can be mounted hydraulically or pneumatically or by gravity via a spring-pressure mechanism, so that the scoop roller is brought into contact with the roller surface at a defined pressure, in particular an adjustable pressure.
  • a scoop roller in addition to being exposed to a washing solution, can also provide mechanical action on the roller surface, such as a brushing action to aid cleaning.
  • the surface of the scoop roller may comprise a material which improves the application of a washing solution and / or the mechanical action.
  • a scoop non-woven roller is provided, wherein a non-woven fabric is arranged on the surface of the scoop roller.
  • the nonwoven fabric can both facilitate the absorption of a washing solution by the scoop roller and act with a brush effect on the roll surface.
  • a rubber coating of the surface of the scoop roller can be provided.
  • a scoop roller is used in particular in combination with a liquid container or basin, wherein the basin can be arranged below the roller.
  • the basin can thus collect the used washing solution, in particular means for returning the used washing solution are provided.
  • the used washing solution can in this case be returned to the container and / or the means for applying at least one washing solution for further use.
  • a scoop roller is provided with a basin, wherein the scoop roller can be arranged so that the scoop roller is simultaneously in contact with a wash solution in the basin and the roll surface, so that the scoop roller over the roll surface with the wash solution from the basin a scooping applied.
  • the device has at least one combination of a scoop roller and a nozzle.
  • the nozzle can be used to apply a washing solution, wherein the scoop roller removes the cleaning agent. kung amplified and in particular allows a scooping of the washing liquid from a tank.
  • the nozzle may be configured to spray the roller surface and / or scoop roller with the wash solution.
  • the nozzle is adapted to the wash solution in the contact area of roll surface and
  • the roller and the scoop roller can be arranged relative to one another such that the roller and scoop roller can roll on one another.
  • the roller is rotated, wherein the scoop roller runs through the contact with the roller surface or the scoop roller is rotated, wherein the roller runs along.
  • a brake of the rotational movement of the roller and / or the scoop roller is provided, so that the rotational speeds of the roller and work rolls are different relative to each other, wherein a slip between the roller surface and the surface of the scoop roller is formed.
  • the cleaning can be further improved and in particular a mechanical action of the scoop roller, such as a brush effect, be strengthened.
  • both roller and scoop roller can be driven in such a way that slippage occurs.
  • Various containers for washing solutions are provided according to an embodiment, which in particular provide different washing solutions or washing liquids. This makes it possible - as described for the method - several cleaning steps are performed with different washing solutions or washing liquids.
  • Various washing liquids can in each case be applied by an associated means for applying the washing liquid. In particular, however, various washing liquids are applied via common application means.
  • the containers may be connected via a valve means to the means for applying at least one washing solution, wherein the valve means controls which washing liquid is supplied to the means for applying.
  • the device can be further developed by providing at least one means for removing a washing liquid from the roll surface.
  • the device can be, for example, means for rinsing, in particular for applying
  • Water, alkanol or an alkanol / water mixture and / or the means for applying at least one washing solution to be adapted to apply water, alkanol or an alkanol / water mixture on the roll surface For example, a water tank and / or supply lines are provided to a water supply, which are in particular connected to at least one nozzle.
  • the water provided is preferably DI water.
  • At least one scraper can be provided, which can be brought into contact with the roll surface, so that a reduction of liquid (washing liquid / water) is effected on the roll surface.
  • scrapers are arranged in the device such that they prevent the dripping of liquid on construction pieces and / or pins of the roller by a stripping of liquid on the lateral parts of the roller to be treated.
  • At least one means for drying the roll surface is provided. This can speed up the execution of the cleaning.
  • a means for drying the roll surface for example, an air blower and / or a heating means is provided.
  • the device may be adapted to perform the cleaning automatically.
  • a control device may be provided which is set up to perform and / or control a method according to the first teaching.
  • the control device can, for example, cause certain wash solutions to act on the roll surface for predetermined times (in particular in a specific sequence).
  • Prefabricated cleaning programs can be stored for the control unit.
  • the control unit controls and / or monitors, for example Rotationsge speed of the roller / scoop roller, spray pressure of the washing liquid and / or Counterpressure force of the scoop roller.
  • the control unit may also cause removal of the wash solution and / or drying of the roll surface.
  • at least one sensor device is provided which can communicate with the control device, for example a temperature sensor and / or a filling level sensor in a basin for the washing liquid.
  • the control unit may be configured to level the level in a pool.
  • Fig. L shows a schematic example of an apparatus for carrying out he inventive method in side view with roller to be cleaned.
  • Fig. 2 shows a frontal view of an exemplary device with roller.
  • the cleaning of the roller can be carried out by machine in a dedicated roller washing station.
  • the roller can be irrigated and / or sprayed with the washing solutions one after the other, with constant rotation, one after the other.
  • Rotation speed of the roller, spray pressure of the washing solution, counterpressure force of a scoop roller, for example a scoop nonwoven roller, and duration of action of the washing solution can be varied and stored in ready-made cleaning programs, so that the washing process can also be carried out automatically.
  • the treatment liquids can be collected in a drip tray directly under the wash basin or fed directly to the wastewater treatment who the. Preferably, before cleaning the roller with the second and the third washing liquid drying of the roller is avoided.
  • An exemplary roller washing system for carrying out the method according to the invention comprises a washing rack (10) on which the roller (1) is placed for cleaning.
  • the roller (1) On the washing rack (10), the roller (1) is mounted around its own axis rotating bar. The rotation of the roller (1) is effected by a drive (9).
  • Under the roller (1) there is a sink or fluid catchment basin (8). This basin (8) can be filled with the respective washing liquid or with water during the roller cleaning and catches washing liquids during the cleaning the roller (1).
  • a scoop roller (14) is rotatably arranged parallel to the longitudinal axis of the roller (1) to be cleaned. The scoop roller (14) can be brought via a spring pressure mechanism in contact with the roller to be cleaned (1). By scoop roller (14) washing liquid from the tub (8) can be applied to the roller (1).
  • the scoop roller (14) and / or the roller (1) is rotatable by an electric motor in both directions of rotation, wherein the rotational speed can be set to 20 m / min or another speed.
  • a brake of the rotary movement of the scoop roller (14) is provided.
  • the roller to be cleaned (1) can be acted upon with the respective washing liquids.
  • the nozzles can spray wash liquid directly onto the roll surface and / or onto the scoop roll (14).
  • the scrapers (12) serve to reduce the liquid (washing liquid / water) on the roll surface, in particular at the edges of the roller to be cleaned (1), after a washing gang.
  • the roller (1) to be cleaned is positioned on the washing rack (10) in the device or roller washing system.
  • the valve MV1 is opened and the pump PI is turned on.
  • the roller to be cleaned is rotated about the electric motor Ml around its own axis.
  • the roller is then charged with a complexing degreasing agent stored in storage tank (4A) in a strongly alkaline washing liquid (solution 1, 2-4% by weight alkali metal hydroxide) and the roller is pre-cleaned with this liquid.
  • the scoop roller (7) exerts a brushing action on the roller 1 and aids in cleaning.
  • the effluent solution 1 is collected in the basin 8.
  • the used solution 1 in the tank (8) is returned via the open valve 4.1 in the liquid container 4A.
  • valve 4.2 is closed. Is in the tub no washing solution available, also valve 4.1 is closed sen.
  • Valve 4.4 opens.
  • an alkaline washing solution 2 having an alkali hydroxide concentration of 0.5 to 1.0% by weight (solution 2) flows, controlled by valve 4.4, to the nozzles (6) and is applied from there to the roller (1) for their further cleaning. Washing liquid 2 also contains a complexing degreasing agent. After 30 minutes, the feed of solution 2 to the nozzles (6) is interrupted by the valve 4.4.
  • the roller (1) to be cleaned is positioned on the washing rack (10) of the roller washing installation in a suitable device.
  • About the open valve MV1 and the pump (7.1) is now the degreasing, alkaline Waschflüs fluid via surge nozzles from the reservoir (4A) by opening the valves 4.2. and 4.1., applied to the washing roller (14) in the apex area.
  • the roller to be cleaned is then set in the appropriate rotation via the drive and clutch unit (9,10) (for example, 10 rpm), before the washing roller is moved up to the roller.
  • About a pneumatic or hydraulic pressure of the washing roller, which is now either freewheeling rotated or braked or driven, can be determined.
  • the “spin" of the washing roller is dependent on various factors, such as the surface of the washing roller, the material of the work roll and the type and intensity of the impurities.
  • the washing liquid is now applied in a uniform film on the roller underlying tray, whereby scrapers (12) ensure that no washing solution reaches the edge or even the roll neck.
  • the liquid (8), which collects in the drip pan (3) can optionally di rectly in the free flow (or a pump) are fed back into the container o-, regulated by a level measurement, are accumulated to the washing roller also to be used as a scoop roller (Fig.l).
  • the first washing solution is now "run over" with the second washing liquid from container 4B, in which first the valves 4.4 and 4.3 are opened and shortly thereafter the valves 4.2 and 4.1 are closed.
  • Dry running is to be avoided in that, for example, some metals may form oxidic compounds which rapidly become insoluble and reach hardness higher than that of the roll surface would cause pressure points later in the process.
  • washing solution 2 is drained off and the rinsing process is now carried out with demineralised water via MV3. Again, it is avoided by early circuits that the roller runs dry prematurely.
  • Final is rinsed from container 4C with preferably 10 to 20% isopropanol aqueous solution, before the washing roller (14) moves back and the roller (1) continues to rotate, either in the room air or supported by a fan, dries clean. Subsequently, the axis rotation is stopped and the ready-to-use roller from the washer system is served.

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Abstract

In einem Verfahren zur Reinigung von Walzen, die zur Metallbandbearbeitung eingesetzt werden, wird die Walzenoberfläche mit einer wässrigen Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhydroxid-Waschflüssigkeit oder einer sauren Waschflüssigkeit gereinigt, die Waschflüssigkeit entfernt und die Walzenoberfläche getrocknet; eine Vorrichtung zur Reinigung von Walzen (1) umfasst ein Waschgestell (10), das zum Positionieren einer zu reinigenden Walze (1) eingerichtet ist, und mindestens ein Mittel (6, 7, 14) zum Aufbringen mindestens einer Waschlösung auf die Walzenoberfläche der zu reinigenden Walze (1).

Description

Walzenreinigungsverfahren und Walzenreinigungsvorrichtung
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft die Reinigung von Walzen, die zur Stahl- und Aluminiumblechbearbeitung eingesetzt werden, um Verunreinigungen wie Einlaufspuren der bearbei- teten Metallbahnen und Verunreinigungen anderer Art an der Walzenoberfläche zu entfernen. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Reinigung von Walzen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In der Stahl- und Aluminiumverarbeitung kommt eine Reihe von Walzen zum Einsatz. Dabei handelt es sich um Stahl- und Edelstahlwalzen, die gegebenenfalls auch ver- chromt sein können. Ebenso möglich ist der Einsatz von Walzen mit keramischen Oberflächen. Walzen in der Stahl- und Aluminiumverarbeitung werden insbesondere zum Walzen, Texturieren oder Dressieren von Blechen oder Metallbändern eingesetzt. Da für diese industriellen Walzverfahren große Kräfte erforderlich sind, weisen die Walzen in der Regel ein hohes Gewicht auf.
Diese Arbeitswalzen unterliegen bei ihrer industriellen Verwendung als Produktionsmittel bestimmten einschränkenden Bedingungen. Aufgrund von Einlaufspuren, die von den Kanten der zu walzenden Bänder auf der Walzenoberfläche verursacht werden, darf die Breite des aktuell durch Walzen zu bearbeitenden Metallbands nur kleiner oder gleich der Breite des vorherigen Bands sein. Diese Einlaufspuren entstehen auf der Oberfläche der Walze an der Position, wo die Ränder des Blechs oder Bands auf der Walze aufliegen. Die Einlaufspuren sind Ablagerungen von Verunreini gungen. Hat sich eine solche Einlaufspur auf der Walze etabliert, wird die Walze folg- lieh nachfolgend zur Behandlung schmalerer oder gleich großer Bleche oder Bänder eingesetzt, damit die Verunreinigungen (Einlaufspuren] auf der Walze keine Spuren an den aktuell zu bearbeitenden Metallblechen oder Bändern hinterlassen.
Dieser Umstand beschränkt zum einen die Freiheiten in der Fertigungsreihenfolge von Metallbahnen auf von breit zu schmal, zum anderen bestimmt auch das schmälste Band den Zeitpunkt, wann die Walze zur Entfernung der Einlaufspuren überarbeitet werden muss und zwar unabhängig von der sonstigen Qualität/ Abnutzung der Wal zenoberfläche und der tatsächlichen Anzahl an Betriebsstunden. Von der Flexibilität in der Planung einmal abgesehen, werden erhebliche Kosten durch die mechanische Walzenaufbereitung verursacht. Die mechanische Walzenaufbereitung durch Schlei- fen bedingt zusätzlich zur Entfernung der Einlaufspuren auch die Notwendigkeit für eine komplette Neupräparation der Walzenoberfläche. Nach dem Abschleifen muss die gewünschte Oberflächentopographie gegebenenfalls neu eingestellt werden, teilweise durch sehr aufwändige T exturierungsmethoden (EDT, PDT] soweit es sich nicht um geschliffene Walzen mit einer glatten Oberfläche handelt. Beim EDT-Verfahren (Electro Discharge Texturing) wird die Walzenoberfläche durch Funkenerosion aufgeraut Dies geschieht, indem die Arbeitswalze in einem Tank, in dem sich ein Dielektrikum befindet, an einer Elektrode vorbeigeführt wird. Durch Funkenüberschlag werden kleine Krater in die Walzenoberfläche geschlagen. Gegebenenfalls ist daran anschließend mit der Verchromung auch noch ein weiterer Verfahrensschritt zur Wie derherstellung (Manifestierung) der gewünschten Walzenoberfläche erforderlich. Die Manifestierung der passenden Oberflächentextur auf einer Walze ist - auch logistisch - aufwändig und teuer, so dass mit einer Verlängerung der Überarbeitungsintervalle für erhebliche Kosten eingespart werden könnten.
Es ist also wünschenswert, die Zeit, die erforderlich ist, eine Produktionswalze zu erneuern, deutlich zu verkürzen und andererseits den Benutzungszeitraum zwischen erforderlichen Erneuerungen der Walze auszudehnen und damit auch die Lebensdauer einer Walze insgesamt deutlich zu verlängern. Die US 2,234,153 beschreibt das Reinigen von Metallblechen und Metallbändern und eine Vorrichtung zum Entfernen von Schmierstoffen und anderen Materialien, die sich auf den Metallblechen und Metallbändern angesammelt haben. Dieses Dokument geht von einem Stand der Technik aus, bei dem die zuvor genannten Verschmutzungen auf den Metallbändern nach der Walzbehandlung entfernt werden. Die US 2,234,153 schlägt vor, das Metallband während des Walzens mit Reinigungsflüssigkeit zu be- sprühen und auch die Stützwalzen mit der Reinigungsflüssigkeit von der Verschmutzungen zu reinigen, die von den Arbeitswalzen übernommen werden. Eine Reinigung der Arbeitswalzen ist nicht beschrieben.
Die JP S 57 39012 A beschreibt das Entfernen von Aluminium und Eisenpulver von der Oberfläche von Arbeitswalzen durch Besprühen derselben mit einem alkalischen Reinigungsmittel, wenn die Arbeitswalze nicht im Betrieb ist, und anschließend durch Besprühen der Walzenoberfläche mit Wasser aus der Düse, die während des Walzens Kühlflüssigkeit abgibt.
Die US 2011/0168215 Al beschreibt das Reinigen von Walzen, insbesondere solchen in Walzenmühlen der galvanischen Industrie, von an der Walzenoberfläche anhaftenden Verunreinigungen wie Zinkteilchen, wobei die Reinigungsflüssigkeit durch Hoch druck auf die Walzenoberfläche gesprüht wird.
Die DE 10 2012 103 340 Al beschreibt die Reinigung einer Transferwalze in einem Digitaldrucker, in dem eine Schöpfwalze Reinigungsflüssigkeit aus einer Nasskammer fördert und eine gleichmäßige Schicht Reinigungsflüssigkeit auf der Transferwalze aufbringt, ohne dass die Transferwalze Kontakt zur Nasskammer hat.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit dem eine gebrauchte, reinigungsbedürftige oder erneuerungsbe- dürftige Produktionswalze möglichst in der eigenen Produktionsstätte und durch ein einfacheres weniger zeitaufwendiges Verfahren als die mechanische Aufbereitung durch Schleifen wieder erneuert werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß einer ersten Lehre der Erfindung durch ein Verfah- ren zur chemischen Reinigung von Metallwalzen, indem man die Walzenoberfläche einer Arbeitswalze mit mindestens einer wässrigen Alkalimetallhydroxid- oder Erdal- kalimetallhydroxid-Waschflüssigkeit oder mindestens einer sauren Waschflüssigkeit reinigt und beispielsweise mit Wasser spült. Anschließend kann die Walzenoberfläche getrocknet werden. Durch dieses Verfahren lassen sich die Verunreinigungen auf der Walze, die hauptsächlich Metallabrieb enthalten, sicher entfernen.
Gelöst wird die oben genannte Aufgabe ferner gemäß einer zweiten Lehre der Erfindung durch eine Vorrichtung zur Reinigung von Walzen, die zur Metallbandbearbei- tung, vorzugsweise Stahl- und Aluminiumbandbearbeitung, eingesetzt werden, die Vorrichtung umfassend ein Waschgestell, das zum Positionieren einer zu reinigenden Walze eingerichtet ist, und mindestens ein Mittel zum Aufbringen mindestens einer Waschflüssigkeit auf die Walzenoberfläche der zu reinigenden Walze. Die erfindungs- gemäße Vorrichtung kann insbesondere dafür eingerichtet sein, das Verfahren gemäß der ersten Lehre der Erfindung durchzuführen und/oder zu steuern.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Verwendung der erfindungsgemäßen Vor richtung verlängern die Intervalle zwischen den mechanischen Überarbeitungen der Walzen durch Schleifen beträchtlich. Die Flexibilität in der Fertigungsfolge wird erhöht, weil Einlaufspuren auf Walzen durch das erfindungsgemäße Verfahren und durch die erfindungsgemäße Vorrichtung leicht entfernbar sind und die Walze schnell wieder in einen Zustand verbracht werden kann, der auch die Bearbeitung breiterer Bänder erlaubt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird auch die Lebensdauer einer Walze insgesamt verlängert. Das erfin dungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind auch wirksam bei der Entfernung von Markierungen durch Einschläge und überwalzte Falten. Me- chanische Schädigungen einer Walzenoberfläche lassen sich durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht korrigieren.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Oberfläche von Arbeitswalzen jeglicher Art in der Metallverarbeitung gereinigt werden. Die zu reinigenden Walzen können Walzen mit einer texturierten Oberfläche oder Walzen mit einer geschliffenen Oberfläche sein.
Von der Walzenoberfläche zu entfernende Verunreinigungen umfassen Einlaufspuren, Walzölrückstände, Walzemulsionsrückstände, Markierungen der Walzenober- fläche durch Einschläge und sonstige Verunreinigungen. Die Oberflächenstruktur der zu reinigenden Walze sollte aber nicht beschädigt sein.
Eine erste und eine zweite Waschflüssigkeit sind vorzugsweise eine Alkalimetall hydroxidlösung oder Erdalkalimetallhydroxidlösung. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Waschflüssigkeit eine wässrige verdünnte Alkalimetallhydroxidlösung, besonders bevorzugt eine Natriumhydroxidlösung. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die erste und die zweite Waschflüssigkeit nacheinander zur Reinigung einer Walze eingesetzt. Die erste Waschflüssigkeit kann eine höhere Konzentration an Alkalimetallhydroxid oder Erdalkalimetallhydroxid aufweisen als die zweite Waschflüssigkeit. So kann die Alkalimetallhydroxidkonzentration der ersten Waschflüssigkeit beispielsweise 2 bis 4 Gew.-%, bezogen auf die Masse der Waschflüssigkeit, betragen. Die Alkalime- tallhydroxidkonzentration der zweiten Waschflüssigkeit kann beispielsweise 0,3 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Masse der Waschflüssigkeit, betragen. Werden die Wal- zen mit zwei unterschiedlich konzentrierten Alkalimetallhydroxidlösungen behan- delt, wird vorzugsweise zwischen den beiden Alkalimetallhydroxid-Behandlungen nicht mit Wasser gespült. Vorzugsweise wird die Walze nach der Reinigung mit der oder den Alkalimetallhyd roxidlösungen mit Wasser (dritte Waschflüssigkeit) gespült. Diese Behandlung dient dem Entfernen der Alkalimetallhydroxid enthaltenden Waschflüssigkeit. Das eingesetzte Wasser ist vorzugsweise ein vollentsalztes Wasser (VE -Wasser). Ein vollentsalztes Wasser ist beispielsweise dreimal über einen Ionenaustauscher zur Entsal- zung geleitet und derart gereinigt worden.
Schließlich kann die Walze nach der Spülung mit Wasser mit einem niederen Alka- nol mit 1, 2, 3 oder 4 Kohlenstoffatomen, dem Gemisch eines niederen Alkanols oder Ketons mit Wasser behandelt werden (vierte Waschflüssigkeit), um dadurch gegebenenfalls letzte Verunreinigungen auf der Walzenoberfläche und/oder auch Wasser zu entfernen und die Walzenoberfläche zu trocknen. Das niedere Alkanol ist vorzugsweise ein Alkanol mit zwei oder drei Kohlenstoffatomen wie Ethanol, Isop- ropanol, Propanol oder deren Gemische. Besonders bevorzugt wird als vierte Waschflüssigkeit Isopropanol eingesetzt. Besonders bevorzugt werden azeotrope Gemische von Alkanol oder Keton zur Reinigung und Trocknung der Walzenoberfläche eingesetzt.
Die Alkalimetallhydroxid enthaltenden Waschflüssigkeiten können vorzugsweise weitere Bestandteile wie ein Tensid, ein entfettendes Mittel und/oder andere Substanzen enthalten. Diese weiteren Bestandteile können in Abhängigkeit von Art und Menge der Verunreinigung in der Waschflüssigkeit ausgewählt sein.
Geeignete Tenside sind beispielsweise nichtionische und anionische Tenside. Ihre Konzentration in der Waschlösung kann 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Masse der Waschflüssigkeit, betragen.
Als entfettendes Mittel werden vorzugsweise komplexierende Entfettungsmittel verwendet. Komplexierende Entfettungsmittel verhindern die Bildung einer Emulsion. Geeignete komplexierende Entfettungsmittel sind beispielsweise Polyphosha- te, Gluconate, Oxalate und Citrate. Die Konzentration des entfettenden Mittels in der Waschlösung kann bis zu 3 Gew.-%, bezogen auf die Masse der Waschflüssigkeit, betragen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, erfolgt die Reinigung der Walze in vier Schritten. Dabei werden vier Reinigungsflüssigkeiten eingesetzt, nämlich die erste Waschflüssigkeit, anschlie ßend die zweite Waschflüssigkeit, dann eine Behandlung mit Wasser als dritter Waschflüssigkeit und zuletzt die Behandlung mit einem Alkanol oder einem Alka- nol /Wassergemisch als vierter Waschflüssigkeit. Bevorzugt erfolgen diese vier Waschritte unmittelbar aufeinander folgend. Folglich werden bevorzugt folgende Verfahrensmaßnahmen nacheinander durchgeführt:
Reinigen der Walze mit der ersten Alkalimetallhydroxid und Entfettungs mittel enthaltenden Waschflüssigkeit,
Reinigen Walze mit der zweiten Alkalihydroxid enthaltenden Waschflüs sigkeit,
Spülen der Walze mit entsalztem Wasser und
Reinigen der Walze mit einem Alkanol oder einem Alkanol/Wassergemisch und Trocknen der Walze.
Das alkalische Reinigungsverfahren kann zur Reinigung von Walzen eingesetzt werden, mit denen Aluminiumbänder oder Stahlbänder bearbeitet worden sind. Dieses alkalische Walzenreinigungsverfahren ist für Stahlwalzen vorteilhaft, weil die Walzenoberfläche durch Alkali passiviert wird.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Walzenreinigungsverfahrens ist die Waschflüssigkeit eine mineralsaure oder carbonsäuresaure Waschflüssigkeit. Eine oder mehrere saure Waschflüssigkeiten können eingesetzt werden bei der Reinigung von Walzen zur Stahlbandbearbeitung einschließlich Bändern aus hoch- und niedrig legierten Stählen sowie zur Bearbeitung von Bän dern aus Kupfer, Titan oder Magnesium oder Legierungen dieser Metalle.
Als Mineralsäuren können in der sauren Waschflüssigkeit vorzugsweise Salpeter säure und Schwefelsäure verwendet werden. Als Carbonsäure werden vorzugsweise Ameisensäure und Essigsäure verwendet. Wie in dem alkalischen Reinigungsver fahren kann zunächst eine erste saure und anschließend eine zweite saure Wasch flüssigkeit eingesetzt werden. Die erste saure Waschflüssigkeit kann eine höhere Säurekonzentration als die zweite saure Waschflüssigkeit aufweisen. So kann die Konzentration an Säure in der ersten sauren Waschflüssigkeit beispielsweise 2 bis 4 Gew.-%, bezogen auf die Masse der ersten sauren Waschflüssigkeit, betragen. Die Konzentration an Säure in der zweiten sauren Waschflüssigkeit kann beispielsweise 0,3 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Masse der zweiten sauren Waschflüssigkeit, be tragen. Die sauren Waschflüssigkeiten können dieselben Additive in derselben Menge enthalten wie in der ersten und zweiten Waschflüssigkeit im alkalischen Walzenreinigungsverfahren. Die dritte und die vierte Waschflüssigkeit im sauren Walzenreinigungsverfahren ist jeweils die gleiche wie im alkalischen Walzenreinigungsverfahren.
So kann das saure Walzenreinigungsverfahren vorzugsweise wie folgt durchgeführt werden:
Reinigen der Walze mit der ersten Mineral- oder Carbonsäure und Entfettungsmittel enthaltenden sauren Waschflüssigkeit,
Reinigen Walze mit der zweiten sauren Mineral- oder Carbonsäure enthaltenden Waschflüssigkeit,
Spülen der Walze mit entsalztem Wasser und
- Reinigen der Walze mit einem Alkanol oder einem Alkanol/Wassergemisch und Trocknen der Walze.
Die erste und zweite Waschflüssigkeit bzw. die erste und zweite saure Waschflüssig keit lösen den Abrieb oder sonstige Reaktionsprodukte aus dem Fertigungsprozess auf der Walzenoberfläche. Das Walzenmaterial wird im Wesentlichen nicht angegrif fen bzw. nicht beeinträchtigt. Die erfindungsgemäß eingesetzten ersten und zweiten Waschflüssigkeiten sind vorzugsweise Waschlösungen.
Die Reinigung der Walzen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann grundsätz lich von Hand erfolgen. So können die Waschlösungen von Hand, mit einem Lappen, einer Lackierrolle oder einem anderen geeigneten Gerät auf die Walzenoberfläche aufgebracht oder aufgesprüht werden. Während der Reinigung kann die zu reinigende Walze maschinell oder von Hand gedreht werden. Alternativ kann die Walze auch in einem Becken mit Waschlösung teilweise oder vollständig eingetaucht sein und dabei gedreht werden. Vorzugsweise ist die Walze nur teilweise in ein Becken eingetaucht, so dass nur ein Teil der Walzenoberfläche in die Waschflüssigkeit eingetaucht ist. Eine oder mehrere zylinderförmige Bürsten, gummierte Andruckwalzen, Vliesstoffwalzen oder Düsenbalken können die Reinigung der Walzenoberfläche intensivieren. Diese können auch in Kombination eingesetzt werden.
Die Vorrichtung gemäß der zweiten Lehre der Erfindung weist ein Waschgestell auf, das zum Positionieren einer zu reinigenden Walze eingerichtet ist. Das Waschgestell ist vorzugsweise dafür eingerichtet, die Walze entlang ihrer eigenen Achse drehbar zu lagern. Die Walze kann auch über das Waschgestell relativ zur Vorrichtung positio- nierbar sein, beispielsweise kann die Walze in der Höhe verstellbar und/oder schwenkbar im Waschgestell abgelegt sein. Insbesondere wird die Walze an den La gerabschnitten positioniert bzw. gelagert, an welchen die Walze auch beim Einsatz in der Metallbearbeitung gelagert wird. Adapter zur Positionierung von verschiedenen Walzentypen können vorgesehen sein. Die Walzen können mit der eigenen Lagerung aus dem Produktionsprozess, den sogenannten Baustücken, eingesetzt werden. Das hat den Vorteil, dass die Zeit für das Abziehen und das erneute Aufziehen der Baustü- cke eingespart werden kann. Es kann aber auch das Waschgestell mit eigenen Lage rungen für die Walzen versehen sein. Das Mittel zum Aufbringen mindestens einer Waschlösung der Vorrichtung gemäß der zweiten Lehre der Erfindung ist insbesondere zum Berieseln und/oder Besprühen der Walzenoberfläche mit einer Waschlösung eingerichtet. Das Mittel zum Aufbringen mindestens einer Waschflüssigkeit kann auch mindestens eine Waschlösung selbst umfassen, insbesondere eine wässrige Alkalimetallhydroxid- oder Erdalkalimetall- hydroxid-Waschlösung. Eine oder mehrere Waschflüssigkeiten können in Behältern bereitgestellt sein. Zu weiteren möglichen Zusammensetzungen einer oder mehrerer Waschflüssigkeiten wird auf die obigen Ausführungen zum Verfahren verwiesen.
In einer Ausgestaltung der Vorrichtung weist das Mittel zum Aufbringen mindestens einer Waschlösung mindestens eine Düse und/oder mindestens eine Schöpfwalze auf. Eine Düse kann zum Besprühen der Walzenoberfläche eingerichtet sein, wobei insbesondere die Walze drehbar gelagert ist, so dass durch eine Rotation der Walze der Umfang der Walzenoberfläche besprüht werden kann. Es können mehrere Düsen in Richtung der Achse der Walze angeordnet werden, damit die Walzenoberfläche ent lang der Achse über die Düsen möglichst gleichmäßig mit einer Waschlösung beaufschlagt wird. Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere Düsen entlang der Walzenachse verfahrbar angeordnet sein. Die Vorrichtung kann mindestens eine Pumpe aufweisen, um die Düse mit Druck zu beaufschlagen. Alternativ dazu kann die Vorrichtung auch mit je einer Pumpe für jeden der vier Reinigungsflüssigkeit enthaltenden Behälter betrieben werden.
Eine Schöpfwalze kann insbesondere dafür eingerichtet sein, über Kontakt zwischen Schöpfwalze und Walzenoberfläche eine Waschlösung auf die Walzenoberfläche auf zubringen. Vorzugsweise sind Walze und Schöpfwalze derart zueinander angeordnet, dass Walze und Schöpfwalze aufeinander abrollen können. Über eine Rotation von Walze und Schöpfwalze kann somit die Walzenoberfläche entlang des Umfangs mit einer Waschlösung beaufschlagt werden. Hierfür sind insbesondere Mittel vorgesehen, welche eine Walze im Waschgestell und/oder eine Schöpfwalze antreiben bzw. rotieren können, beispielsweise mindestens ein Elektromotor zur Rotation der Walze und/oder der Schöpfwalze. Eine Schöpfwalze kann über einen Federdruckmechanismus, hydraulisch oder pneu matisch oder durch Schwerkraft gelagert sein, so dass die Schöpfwalze mit einem de finierten, insbesondere einem einstellbaren Druck mit der Walzenoberfläche in Kon- takt gebracht wird. Eine Schöpfwalze kann zusätzlich zum Beaufschlagen mit einer Waschlösung auch eine mechanische Einwirkung auf die Walzenoberfläche bereitstel len, etwa eine Bürstenwirkung zur Unterstützung der Reinigung. Die Oberfläche der Schöpfwalze kann ein Material aufweisen, welches das Beaufschlagen mit einer Waschlösung und/oder die mechanische Einwirkung verbessert. Vorzugsweise ist eine Schöpf- Vlies-Walze vorgesehen, wobei ein Vliesgewebe an der Oberfläche der Schöpfwalze angeordnet ist. Das Vliesgewebe kann sowohl die Aufnahme einer Waschlösung durch die Schöpfwalze erleichtern als auch mit einer Bürstenwirkung auf die Walzenoberfläche einwirken. Alternativ oder zusätzlich kann eine Gummibeschichtung der Oberfläche der Schöpfwalze vorgesehen sein.
Eine Schöpfwalze wird insbesondere in Kombination mit einem Flüssigkeitsbehälter bzw. Becken verwendet, wobei das Becken unterhalb der Walze angeordnet werden kann. Das Becken kann somit die gebrauchte Waschlösung sammeln, wobei insbesondere Mittel zur Rückführung der gebrauchten Waschlösung vorgesehen sind. Die gebrauchte Waschlösung kann hierbei zum Behälter und/oder zum Mittel zum Aufbringen mindestens einer Waschlösung zur weiteren Verwendung zurückgeführt werden.
In einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist eine Schöpfwalze mit einem Becken vorgesehen, wobei die Schöpfwalze so angeordnet werden kann, dass die Schöpfwalze gleichzeitig in Kontakt zu einer Waschlösung im Becken und zur Walzenoberfläche steht, so dass die Schöpfwalze die Walzenoberfläche mit der Waschlösung aus dem Becken über ein Schöpfen beaufschlagt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Vorrichtung mindestens eine Kombination einer Schöpfwalze und einer Düse auf. Die Düse kann insbesondere der Beaufschlagung mit einer Waschlösung dienen, wobei die Schöpfwalze die Reinigungswir- kung verstärkt und insbesondere ein Schöpfen der Waschflüssigkeit aus einem Becken ermöglicht. Die Düse kann dafür eingerichtet sein, die Walzenoberfläche und/oder die Schöpfwalze mit der Waschlösung zu besprühen. Vorzugsweise ist die Düse dafür eingerichtet, die Waschlösung in dem Kontaktbereich von Walzenoberfläche und
Schöpfwalze aufzusprühen.
Wie bereits beschrieben können Walze und Schöpfwalze derart zueinander angeordnet sein, dass Walze und Schöpfwalze aufeinander abrollen können. Beispielsweise wird die Walze rotiert, wobei die Schöpfwalze durch den Kontakt zur Walzenoberfläche mitläuft oder die Schöpfwalze wird rotiert, wobei die Walze mitläuft. In einer Ausgestaltung ist eine Bremse der Drehbewegung der Walze und/oder der Schöpfwalze vorgesehen, so dass die Drehgeschwindigkeiten von Walze und Arbeitswalzen relativ zueinander verschieden sind, wobei ein Schlupf zwischen der Walzenoberfläche und der Oberfläche der Schöpfwalze entsteht. Hierdurch kann die Reinigung weiter verbessert werden und insbesondere eine mechanische Einwirkung der Schöpfwalze, etwa eine Bürstenwirkung, verstärkt werden. Alternativ oder zusätzlich können auch sowohl Walze und Schöpfwalze derart angetrieben werden, dass ein Schlupf entsteht.
Mehrere Behälter für Waschlösungen sind gemäß einer Ausgestaltung vorgesehen, welche insbesondere verschiedene Waschlösungen bzw. Waschflüssigkeiten bereitstellen. Hierdurch wird ermöglicht, dass - wie zum Verfahren beschrieben - mehrere Reinigungsschritte mit verschiedenen Waschlösungen bzw. Waschflüssigkeiten durchgeführt werden. Verschiedene Waschflüssigkeiten können hierbei jeweils durch ein zugeordnetes Mittel zum Aufbringen der Waschflüssigkeit aufgebracht werden. Insbesondere werden verschiedene Waschflüssigkeiten jedoch über gemeinsame Mittel zum Aufbringen aufgebracht. Die Behälter können über eine Ventileinrichtung mit dem Mittel zum Aufbringen mindestens einer Waschlösung verbunden sein, wobei über die Ventileinrichtung gesteuert wird, welche Waschflüssigkeit dem Mittel zum Aufbringen zugeführt wird. Die Vorrichtung kann dadurch weitergebildet werden, dass mindestens ein Mittel zum Entfernen einer Waschflüssigkeit von der Walzenoberfläche vorgesehen ist. Die Vor richtung kann beispielsweise Mittel zum Spülen, insbesondere zum Aufbringen von
Wasser, Alkanol oder einem Alkanol /Wassergemisch umfassen und/oder das Mittel zum Aufbringen mindestens einer Waschlösung dafür eingerichtet sein, Wasser, Alkanol oder ein Alkanol /Wassergemisch auf die Walzenoberfläche aufzubringen. Beispielsweise sind ein Wasserbehälter und/oder Zuleitungen zu einer Wasserversorgung vorgesehen, welche insbesondere mit mindestens einer Düse verbunden sind. Das bereitgestellte Wasser ist vorzugsweise VE-Wasser. Mindestens ein Abstreifer kann vorgesehen sein, welcher in Kontakt zu Walzenoberfläche gebracht werden kann, so dass eine Verringerung von Flüssigkeit (Waschflüssigkeit/Wasser) auf der Walzenoberfläche bewirkt wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Abstreifer derart in der Vorrichtung angeordnet, dass sie durch ein Abstreifen von Flüssigkeit auf den seitlichen Teilen der zu behandelnden Walze das Abtropfen von Flüssigkeit auf Baustücke und/oder Zapfen der Walze verhindern.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung ist mindestens ein Mittel zum Trocknen der Walzenoberfläche vorgesehen. Hiermit kann die Durchführung der Reinigung beschleunigt werden. Als Mittel zum Trocknen der Walzenoberfläche ist beispielsweise ein Luftgebläse und/oder ein Heizmittel vorgesehen.
Die Vorrichtung kann dafür eingerichtet sein, die Reinigung automatisch vorzunehmen. Eine Steuereinrichtung kann vorgesehen sein, welche dafür eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß der ersten Lehre durchzuführen und/oder zu steuern. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise veranlassen, dass bestimmte Waschlösungen für vorgegebene Zeiten (insbesondere in einer bestimmten Abfolge) auf die Walzenoberfläche einwirken. Vorgefertigte Reinigungsprogramme können für die Steuereinheit hinterlegt sein. Die Steuereinheit regelt und/oder überwacht beispielsweise Rotationsge schwindigkeit der Walze/Schöpfwalze, Sprühdruck der Waschflüssigkeit und/oder Gegendruckkraft der Schöpfwalze. Die Steuereinheit kann auch ein Entfernen der Waschlösung und/oder ein Trocknen der Walzenoberfläche veranlassen. Insbesonde re ist mindestens eine Sensoreinrichtung vorgesehen, welche mit der Steuereinrich tung kommunizieren kann, beispielsweise ein Temperatursensor und/oder ein Füll standsensor in einem Becken für die Waschflüssigkeit. Die Steuereinheit kann dafür eingerichtet sein, eine Niveauregelung des Füllstands in einem Becken vorzunehmen.
Fig. l zeigt schematische beispielhaft eine Vorrichtung zur Durchführung des er findungsgemäßen Verfahrens in Seitenansicht mit zu reinigender Walze.
Fig. 2 zeigt eine Frontalansicht einer beispielhaften Vorrichtung mit Walze.
Ferner kann die Reinigung der Walze maschinell in einem dezidierten Walzenwaschplatz durchgeführt werden. Dabei kann die Walze unter ständigem Drehen vollautomatisch nacheinander mit den Waschlösungen berieselt und/oder besprüht werden. Rotationsgeschwindigkeit der Walze, Sprühdruck der Waschlösung, Gegendruckkraft einer Schöpfwalze, beispielsweise eine Schöpf- Vlies-Walze, und Einwirkdauer der Waschlösung können variiert werden und in vorgefertigten Reinigungsprogrammen abgespeichert werden, so dass der Waschvorgang auch automatisiert durchgeführt werden kann. Die Behandlungsflüssigkeiten können in einer Auffangwanne direkt un ter dem Waschplatz gesammelt oder direkt der Abwasseraufbereitung zugeführt wer den. Vorzugsweise wird vor dem Reinigen der Walze mit der zweiten und der dritten Waschflüssigkeit ein Trocknen der Walze vermieden.
Eine beispielhafte Walzenwaschanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst ein Waschgestell (10), auf dem die Walze (1) zum Reinigen ab gelegt wird. Auf dem Waschgestell (10) ist die Walze (1) um die eigene Achse dreh bar gelagert. Die Drehung der Walze (1) erfolgt durch einen Antrieb (9). Unter der Walze (1) befindet sich ein Waschbecken oder Flüssigkeitsauffangbecken (8). Dieses Becken (8) kann mit der jeweiligen Waschflüssigkeit oder mit Wasser während der Walzenreinigung befüllt sein und fängt Waschflüssigkeiten während der Reinigung der Walze (1) auf. Eine Schöpfwalze (14) ist parallel zu der Längsachse der zu reini- genden Walze (1) drehbar angeordnet. Die Schöpfwalze (14) kann über einen Federdruckmechanismus in Kontakt mit der zu reinigenden Walze (1) gebracht werden. Durch Schöpfwalze (14) kann Waschflüssigkeit aus der Wanne (8) auf die Walze (1) aufgetragen werden. Sie kann ferner eine Bürstenwirkung an der Oberfläche der Walze (1) ausüben. Die Schöpfwalze (14) und/oder die Walze (1) ist durch ei- nen Elektromotor in beide Drehrichtungen drehbar, wobei die Drehgeschwindigkeit auf 20m/min oder eine andere Geschwindigkeit eingestellt werden kann. Eine Bremse der Drehbewegung der Schöpfwalze (14) ist vorgesehen. Auch über Düsen (6) kann die zu reinigende Walze (1) mit den jeweiligen Waschflüssigkeiten beaufschlagt werden. Die Düsen können Waschflüssigkeit direkt auf die Walzenoberfläche und/oder auf die Schöpfwalze (14) sprühen. Die Abstreifer (12) dienen der Verringerung von Flüssigkeit (Waschflüssigkeit/Wasser) auf der Walzenoberfläche, insbesondere an den Rändern der zu reinigenden Walze (1), nach einem Wasch gang.
In einem beispielhaften automatisierten erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren wird die zu reinigende Walze (1) auf dem Waschgestell (10) in der Vorrichtung bzw. der Walzenwaschanlage positioniert. Zum Reinigungsbeginn wird das Ventil MV1 geöffnet und die Pumpe PI angestellt. Die zu reinigende Walze wird dabei über den Elektromotor Ml um die eigene Achse gedreht. Die Walze wird nun mit einem in Vorratsbehälter (4A) gelagerten komplexierenden Entfettungsmittel in einer stark alkalischen Waschflüssigkeit (Lösung 1; 2-4 Gew.-% Alkalihydroxid) beaufschlagt und die Walze mit dieser Flüssigkeit vorgereinigt. Die Schöpfwalze (7) übt eine Bürstenwirkung auf die Walze 1 aus und unterstützt die Reinigung. Die ablaufende Lösung 1 wird im Becken 8 gesammelt. Die gebrauchte Lösung 1 im Becken (8) wird über das geöffnete Ventil 4.1 in den Flüssigkeitsbehälter 4A zurückgeführt. Nach SOminütiger Reinigung der Walze (1) mit Lösung 1 wird Ventil 4.2 geschlossen. Ist in der Wanne keine Waschlösung mehr vorhanden, wird auch Ventil 4.1 geschlos sen. Ventil 4.4 wird geöffnet. Aus dem Behälter 4B fließt eine alkalische Waschlösung 2 mit einer Alkalihydroxidkonzentration von 0,5 bis 1,0 Gew.-% (Lösung 2), geregelt durch Ventil 4.4, zu den Düsen (6) und wird von dort auf die Walze (1) zu deren weiterer Reinigung aufgetragen. Auch Waschflüssigkeit 2 enthält ein komple- xierendes Entfettungsmittel. Nach 30 Minuten wird der Zulauf von Lösung 2 zu den Düsen (6) durch das Ventil 4.4 unterbrochen. Nach Ablauf der gebrauchten Lösung 2 aus dem Becken (8) in den Flüssigkeitsbehälter 4B wird auch Ventil 4.3 geschlossen. Über das Ventil MV3 wird nun vollentsalztes Wasser zu den Düsen (6) geleitet und von dort zur weiteren Reinigung auf die Walze [1) gebracht. Auch dieser Reini gungsschritt mit vollentsalztem Wasser (VE-Wasser - Waschflüssigkeit 3) kann 30 Minuten dauern und wird durch die Schöpfwalze (14) unterstützt. Nach Ablassen des gebrauchten VE -Wassers aus der Wanne (8) wird die Walze (1) mit Isopropanol (Lösung 4) zur Reinigung als auch zur Entfernung von Waschwasser gewaschen. Auch dieser Vorgang kann 30 Minuten lang durchgeführt werden. Isopropanol wird aus der Wanne (8) abgelassen und die Walze (1) wird anschließend weiter getrock net. Das kann durch ein Luftgebläse erfolgen.
In einem anderen beispielhaften automatisierten erfmdungsgemäßen Reinigungsverfahren wird die zu reinigende Walze (1) auf dem Waschgestell (10) der Walzenwaschanlage in einer angepassten Vorrichtung positioniert. Über das geöffnete Ventil MV1 und durch die Pumpe (7.1) wird nun die entfettende, alkalische Waschflüs sigkeit über Schwalldüsen aus dem Vorratsbehälter (4A) durch Öffnen der Ventile 4.2. und 4.1., auf die Waschwalze (14) im Scheitelbereich beaufschlagt. Die zu reinigende Walze wird nun über die Antriebs- und Kupplungseinheit (9,10) in eine angemessene Rotation versetzt (beispielhaft 10 rpm), bevor die Waschwalze an die Walze herangefahren wird. Über eine Pneumatik oder Hydraulik kann der Anpress druck der Waschwalze, die nun entweder freilaufend mitgedreht oder gebremst oder angetrieben wird, bestimmt werden.
Welche„Drehart" der Waschwalze gewählt wird ist von verschiedenen Faktoren abhängig, wie dem Belag der Wasch walze, dem Material der Arbeitswalze und Art und Intensität der Verunreinigungen. Die Waschflüssigkeit wird nun in einem gleichmäßigen Film auf die Walze aufgetragen. Überschüssige Flüssigkeit läuft in die unterliegende Wanne, wobei Abstreifer (12) Sorge dafür tragen, dass keine Waschlösung den Rand oder gar den Walzenzapfen erreicht.
Die Flüssigkeit (8), die sich in der Auffangwanne (3) sammelt, kann wahlweise di rekt im freien Ablauf (oder eine Pumpe) zurück in den Behälter geführt werden o- der, über eine Füllstandmessung geregelt, angestaut werden, um die Waschwalze auch als Schöpfwalze zu verwenden (Fig.l).
Nach einer vorgewählten Waschzeit, wird nun die erste Waschlösung mit der zwei ten Waschflüssigkeit aus Behälter 4B„überfahren", in dem zunächst die Ventile 4.4, und 4.3. geöffnet und kurz danach die Ventile 4.2. und 4.1. geschlossen werden.
Mit diesem„Ineinanderfahren" wird gewährleistet, dass die zu waschende Walze nicht trockenläuft. Ein Trockenlauf ist insofern zu verhindern, da sich beispielsweise bei manchen Metallen oxidische Verbindungen bilden können, die sehr schnell unlöslich werden und Härten erreichen, die über denen der Walzenoberfläche liegen und später im Prozess Druckstellen verursachen würden.
Nach einer erneuten vorgewählten Waschzeit wird die Waschlösung 2 abgelassen und es erfolgt nun der Spülvorgang mit VE-Wasser über MV3. Auch hier wird durch vorgezogene Schaltungen vermieden, dass die Walze vorzeitig trockenläuft.
Final wird aus Behälter 4C mit vorzugsweise 10 bis 20 %iger isopropanolhaltiger, wässeriger Lösung gespült, bevor die Waschwalze (14) wieder zurückfährt und die Walze (1) weiter rotierend, entweder an der Raumluft oder durch ein Gebläse unterstützt, sauber abtrocknet. Anschließend wird die Achsrotation gestoppt und die wieder gebrauchsfertige Walze aus der Waschanlage abgedient.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Reinigung von Walzen, die zur Metallbandbearbeitung eingesetzt werden, indem man die Walzenoberfläche mit wässriger Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhydroxid-Waschflüssigkeit oder saure Waschflüssigkeit reinigt, dadurch gekennzeichnet, dass man die Walzenoberfläche nacheinander mit einer ersten und mindestens einer zweiten Waschflüssigkeit behandelt, wobei die erste Waschflüssigkeit eine höhere Konzentration an Hydroxidionen aufweist als die zweite Waschflüssigkeit oder wobei die erste saure Waschflüssigkeit eine hö here Konzentration an Mineralsäure oder Carbonsäure aufweist als die mindes tens zweite saure Waschflüssigkeit.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wasch- flüssigkeit eine Konzentration an Alkalimetallhydroxid von 2 bis 4 Gew.-%, bezo gen auf die Masse der Waschflüssigkeit, enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Waschlösung eine Konzentration an Alkalimetallhydroxid von 0,3 bis 1 Gew.-%, bezo gen auf die Masse der Waschflüssigkeit, enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste saure Waschflüssigkeit eine Konzentration an Mineral- oder Carbonsäure von 2 bis 4 Gew.-%, bezogen auf die Masse der sauren Waschflüssigkeit, enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite saure Waschflüssigkeit eine Konzentration an Mineral- oder Carbonsäure von 0,3 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Masse der sauren Waschflüssigkeit, enthält.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Waschflüssigkeit ein Alkali- oder Erdalkalipolyphosphat enthält.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Waschflüssigkeit und die erste saure und/oder die zweite saure Waschflüssigkeit ein Entfettungsmittel enthält.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Entfettungsmittel ein komplexierendes Entfettungsmittel ist.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis8, dadurch gekennzeichnet, dass man folgende Verfahrensmaßnahmen an einer zu reinigenden Walze aufeinanderfolgend durchführt:
Reinigen der Walze mit der ersten Alkalimetallhydroxid oder Erdalkalimetallhydroxid und Entfettungsmittel enthaltenden Waschflüssigkeit,
Reinigen der Walze mit der zweiten Alkalimetallhydroxid oder Erdalkalime- tallhydroxid enthaltenden Waschflüssigkeit, wobei die Konzentration von Al- kalimetallhydroxid oder Erdalkalimetallhydroxid in der ersten Waschflüssigkeit höher ist als in der zweiten Waschflüssigkeit,
Spülen der Walze mit entsalztem Wasser als dritter Waschflüssigkeit und Reinigen der Walze mit einer vierten Waschflüssigkeit, die ein Alkanol oder ein Alkanol/Wassergemisch enthält, und Trocknen der Walze.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man die Konzentra tion an Alkalihydroxid oder Erdalkalihydroxid in der ersten Waschlösung auf 2 bis 4 Gew.-% und die Konzentration an Alkalihydroxid oder Erdalkalihydroxid in der zweiten Waschlösung auf 0,3 bis 1 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Masse der Waschlösung, einstellt.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man folgende Verfahrensmaßnahmen an einer zu reinigenden Walze aufeinanderfolgend durchführt:
Reinigen der Walze mit der ersten Mineralsäure oder Carbonsäure und Entfettungsmittel enthaltenden Waschflüssigkeit,
Reinigen der Walze mit der zweiten Mineralsäure oder Carbonsäure enthal tenden Waschflüssigkeit, wobei die Konzentration der Mineralsäure oder der Carbonsäure in der ersten Waschflüssigkeit höher ist als in der zweiten Waschflüssigkeit,
- Spülen der Walze mit entsalztem Wasser als dritter Waschflüssigkeit und Reinigen der Walze mit einer vierten Waschflüssigkeit, die ein Alkanol oder ein Alkanol /Wassergemisch enthält, und Trocknen der Walze.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass man die zu reinigende Walze während des Reinigens und Spülens benetzt hält .
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reinigung der Walze im Walzenstuhl der Produktionsanlage durch auf einanderfolgendes Besprühen der Walze mit den vier Waschflüssigkeiten vor nimmt.
14. Vorrichtung zur Reinigung von Walzen (1), die zur Stahl- und Aluminiumblech bearbeitung eingesetzt werden, die Vorrichtung umfassend
ein Waschgestell (10), welches zum Positionieren einer zu reinigenden Walze (1) eingerichtet ist; und
mindestens ein Mittel (6, 7, 14) zum Aufbringen mindestens einer Waschflüs sigkeit auf die Walzenoberfläche der zu reinigenden Walze (1).
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (6, 7, 14) zum Aufbringen mindestens einer Waschflüssigkeit mindestens eine Düse (6) und/oder mindestens eine Schöpfwalze (7, 14) aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Aufbringen (6, 7, 14) mindestens einer Waschflüssigkeit mindestens eine
Schöpfwalze (7, 14) umfasst, wobei Walze (1) und Schöpfwalze (7, 14) derart zu- einander angeordnet werden können, dass Walze und Schöpfwalze aufeinander abrollen und eine Bremse der Drehbewegung der Walze (1) und/oder der Schöpfwalze (7, 14) vorgesehen ist.
17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Behälter (4A, 4B, 4C) für Waschflüssigkeiten vorgesehen sind, wobei die Behälter über eine Ventileinrichtung (4.1 - 4.6; MV1, MV2) mit dem Mittel (6, 7, 14) zum Aufbringen mindestens einer Waschlösung verbunden sind.
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Mittel (12) zum Entfernen einer Waschflüssigkeit von der Walzenoberfläche vorgesehen ist.
19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Mittel zum Trocknen der Walzenoberfläche der gereinigten Walze vorgesehen ist.
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