PL105800B1 - Device for electrolytic treatment of metal tape in the electrolytic bath - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do obróbki elektrolitycznej metalowej tasmy w kapieli elektroli¬ tycznej, zwlaszcza przy duzej gestosci pradu.Przy produkcji ciaglej tasmy metalowej na jej powierzchni pozostaja zawsze niepozadane zanieczyszczenia takie, jak na przyklad tlenki, które na ogól usuwa sie przez wytrawianie w kwasie, lub smary, które usuwa sie przez czyszczenie alkalicznymi detergentami. Gdy ze wzgledu na ostateczne przeznaczenie tasmy wymagana jest szczególnie czysta powierzchnia (np. gdy metal ma byc pokryty powloka tak, jak w przypadku blachy bialej), stosuje sie czesto procesy elektrolityczne, które na ogól umozliwiaja skuteczne usuniecie tych zanieczyszczen.Obróbka elektrolityczna poruszajacej sie w sposób ciagly tasmy metalowej polega na przesuwaniu tej tasmy miedzy elektrodami majacymi przekrój poprzeczny prostokatny. Prad doprowadza sie do tasmy jednym z dwóch podstawowych sposobów: 1/ stosujac przewodzace rolki zapewniajace bezposredni styk z tasma, lub 2/ kierujac prad z elektrody jednego bieguna przez elektrolit do tasmy, a stad przez elektrolit do elektrody przeciwnego bieguna.Poniewaz ze zwiekszeniem gestosci pradu wzrasta niebezpieczenstwo wystapienia iskrzenia w punktach styku tasmy z rolkami, drugi sposób, zwany czasami elektroliza dwubiegunowa, okazal sie szczególnie przydatny.Znane sa z opisów patentowych Stanów Zjednoczonych nr 3338809 i 2165326, urzadzenia do obróbki elektrolitycznej, które mozna stosowac przy elektrolizie dwubiegunowej. Gdy urzadzenia te stosowane sa do obróbki elektrolitycznej metalowej tasmy przy bardzo wysokich gestosciach pradu, tzn. powyzej ok. 54 A/dm3 a zwlaszcza w zakresie 215—1076 A/dm2 okazuje sie, ze wydajnosc pradowa bardzo spada w wyniku duzych strat w samym elektrolicie. Ponadto okazuje sie, nawet w przypadku elektrolizy dwubiegunowej, ze mimo wszystko bardzo duze gestosci pradu czesto powoduja powstawanie luku i wystepowanie problemów zwiaza¬ nych z pradami bladzacymi, takich jak na przyklad przegrzewanie sie lozysk.Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji urzadzenia sluzacego do dwubiegunowej elektrolizy tasmy metalowej, pozwalajacego uzyskac znacznie wyzsze wydajnosci pradowe oraz wyeliminowac lub zmniejszyc niebezpieczenstwo wystepowania pradów bladzacych.2 105 800 Cel wynalazku zostal osiagniety przez to, ze urzadzenie zawiera uklad do prowadzenia w kapieli tasmy zasadniczo w plaszczyznie poziomej, pewna ilosc n par elektrod, zródlo SEM pradu stalego przystosowane do doprowadzania do tasmy pradu o gestosci od 54—1076 A/dm2, podlaczone tak, ze elektrody w kazdej parze maja mniej wiecej taki sam potencjal i przeciwna polaryzacje jak elektrody sasiedniej pary oraz przegrody izolacyjne oddzielajace poszczególne pary elektrod usytuowane tak, ze pozwalaja na latwe przesuwanie tasmy dla powodowania plyniecia glównej czesci pradu przeplywajacego miedzy elektrodami o przeciwnych znakach przez tasme. Elektrody usytuowane sa w polozeniu odpowiednim do obróbki elektrolitycznej i przesuniete wzgledem siebie tak, ze odleglosc miedzy pionowymi osiami ich przekrojów poprzecznych jest wieksza od polowy sumy szerokosci ich przekrojów. Czesci elektrod lezace naprzeciw górnej powierzchni tasmy maja przekrój wypukly w strone tej powierzchni. Ilosc n par elektrod wynosi co najmniej 2, korzystnie n jest liczba nieparzysta.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku, który przedstawia urzadze¬ nie wedlug wynalazku w przekroju podluznym.Urzadzenie pokazane na rysunku posiada zbiornik 2 zawierajacy odpowiedni elektrolit. Tasma metalowa 3 wprowadzana jest do zbiornika zasadniczo w plaszczyznie poziomej za pomoca nieprzewodzacych rolek 4a i przechodzi miedzy parami elektrod 5a-5b, 6a-6b, 7a-7b. Elektrody te ustawione sa w znany sposób, tzn. ich podluzne osie leza w plaszczyznie równoleglej do plaszczyzny utworzonej przez powierzchnie tasmy i sa prostopadle do kierunku przesuwania tasmy. Przy wyjsciu ze zbiornika tasma przechodzi miedzy rolkami 4b umieszczonymi nieco blizej tasmy niz elektrody. Rólki prowadzace zapobiegaja niepozadanemu stykaniu sie tasmy z elektrodami. Nalezy stosowac je zwlaszcza w przypadkach stosowania duzej szybkosci przesuwu tasmy i malegot .przekroju tasmy. Wewnatrz zbiornika usytuowane sa zderzaki 8 w postaci rurki z tworzywa sztucznego stanowiace dodatkowe zabezpieczenie przed niepozadanym stykiem. Urzadzenie wedlug wynalazku ma niepa¬ rzysta ilosc npar elektrod. Na rysunku pokazano trzy pary elektrod, lecz jest oczywiste, ze mozna równiez zastosowac 5, 7 itd. takich par. Okazuje sie, ze przy stosowaniu nieparzystej ilosci par elektrod szkodliwe skutki pradów bladzacych sa w znacznym stopniu wyeliminowane, w wyniku czego oslabia sie tendencja do powstawa¬ nia luku i przeplatania tasmy, wystepujaca przy stosowaniu bardzo wysokich gestosci pradu. Przy nieparzystej ilosci par elektrod pozadane jest, aby pole przekroju poprzecznego elektrod dodatnich bylo w przyblizeniu równe polu przekroju poprzecznego elektrod ujemnych. Na rys. elektrody ujemne 6a-6b maja wiekszy przekrój poprzeczny i dlatego kazda z nich moze przewodzic wiekszy prad niz pojedyncza elektroda dodatnia.W przeciwienstwie do elektrod stosowanych dotychczas przy obróbce tasmy, w urzadzeniu wedlug wynalazku czesci elektrod lezace naprzeciwko górnej powierzchni tasmy maja ksztalt wypukly, najkorzys¬ tniej - pólkolisty. Ze wzgledów konstrukcyjnych produkuje sie na ogól elektrody cylindryczne, tzn. elektrody o kolowym przekroju poprzecznym. Oczywiste jest, ze czesci elektrod nie lezace naprzeciwko tasmy, tzn. górne czesci elektrod 5a, 6a, 7a, moga byc na przyklad plaskie. Podobnie, ksztalt elektrod dolnych nie jest istotny i mozna tu stosowac elektrody o przekroju prostokatnym. Aby elektrody byly wymienne, nalezy na ogól jako elektrody dolne 5b, 6b, 7b stosowac równiez elektrody cylindryczne.Przyrost wydajnosci pradowej wynikajacy z zastosowania górnych elektrod o przekroju kolowym pokaza¬ no w tabeli I. Wytrawiano elektrolitycznie tasme ze stopu zelaza w dwudziestoprocentowym roztworze H2S04 utrzymywanym w temperaturze 51,7°C. Odleglosc elektrod górnych i dolnych od tasmy wynosila we wszystkich przypadkach 38 mm. We wszystkich przypadkach tasma przesuwana byla z ta sama predkoscia zapewniajaca czas elektrolizy 3s. Dane umieszczone w tabeli I sa srednimi wartosciami dla czterech próbek, przy czym wydajnosc pradowa okreslano mierzac ilosc zgorzeliny usuwanej z powierzchni tasmy. Widac tu wyraznie korzystny wplyw okraglych elektrod, który zwieksza sie ze wzrostem gestosci pradu. W przypadkach zilustrowanych w tabeli I elektrody byly poprzesuwane tak, jak to pokazano na rysunku.Tabela I Wydajnosc wytrawiania przy wysokiej gestosci pradu.Porównanie elektrod o przekroju prostokatnym i kolowym Wydajnosc wytrawiania - % Gestosc pradu Elektroda Elektroda Przyrost A/dm2 prostokatna kolowa wydajnosci % 718 52 59 13,5 897 64 77 20,3 1076 77 93 20,8105 800 3 W przeciwienstwie do znanych ukladów, w urzadzeniu wedlug wynalazku w dowolnej parze elektrod, na przyklad w parze 5a-5b elektroda górna 5a nie lezy naprzeciwko elektrody dolnej 5b. Okazuje sie, ze takie rozmieszczenie elektrod moze spowodowac dodatkowy wzrost wydajnosci. Mówiac inaczej, jezeli wyobrazimy sobie pionowe osie prowadzone przez górna i dolna elektrode, to odleglosc miedzy tymi osiami powinna byc wieksza niz polowa sumy grubosci obu elektrod. W przypadku elektrod kolowych odleglosc miedzy tymi osiami powinna byc wieksza niz polowa sumy srednic obu elektrod. Korzystny wplyw takiego przesuniecia elektrod pokazano w tabeli II. Warunki elektrolizy byly takie same jak poprzednio. Opierajac sie na wynikach zamieszczonych w tabeli I stosowano we wszystkich przypadkach tylko elektrody kolowe.Tabela II Wydajnosc wytrawiania przy wysokiej gestoscipradu. .Porównanie elektrod pokrywajacych sie z elektrodamiprzesunietymi / .Gestosc pradu A/dm* 538 718 897 Wydajnosc wytrawiania - Elektrody pokrywajace sie 31 46 66 Elektrody przesuniete 58 78 -% Przyrost wydajnosci % 12,9 26,1 18,2 Miedzy poszczególnymi parami elektrod umieszczone sa izolacyjne przegrody 9 kierujace prad na tasme.Przegrody te moga byc wykonane np. z polipropylenu i umieszczone sa blisko powierzchni tasmy, lecz tak, aby przejscie tasmy miedzy nimi nie bylo utrudnione. Poniewaz znaczna czesc pradu ma tendencje do przeplywania miedzy elektrodami po liniach prostych (np. wzdluz linii miedzy 5a i 6a zadaniem przegród jest blokowanie tej drogi i kierowanie pradu na tasme. Dlatego tez pozadane jest aby przegrody dochodzily dostatecznie blisko do tasmy tak, aby glówna czesc pradu który normalnie przeplywalby po liniach prostych, kierowana byla na tasme (co oznaczono liniami przerywanymi).Oprócz wyzej opisanych cech zapewniajacych zwiekszenie wydajnosci pradowej, korzystne jest zmniejsze¬ nie wplywu polaryzacji stezeniowej przez zastosowanie jednego ze znanych sposobów mieszania roztworu.Mozna na przyklad zastosowac proste mieszadla mechaniczne smiglowe. Szczególnie dobre efekty uzyskano stosujac rozgalezione rury 10 (zasilane przez pompe nie pokazana na rysunku) przez które wyplywaja na powierzchnie tasmy pod malym katem np. 30° strugi elektrolitu o niskim cisnieniu. Okazuje sie, ze nawet przy gestosciach pradu w zakresie 215-1076 A/dm2 mieszanie elektrolitu nie musi byc bardzo turbulentne, zwlaszcza wtedy gdy rury 10 sa umieszczone,jak pokazano na rysunku, przy tych czesciach powierzchni tasmy, które poddane sa najsilniejszemu dzialaniu elektrochemicznemu. PL PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do elektrolitycznej obróbki metalowej tasmy w kapieli elektrolitycznej, znamienne tym,, ze zawiera uklad do prowadzenia w kapieli tasmy (3) zasadniczo w plaszczyznie poziomej, pewna ilosc n par elektrod (5a-5b, 6a-6b, 7a-7b), przy czym n wynosi co najmniej 2, a elektrody w kazdej z par usytuowane sa w polozeniu odpowiednim do obróbki elektrolitycznej, przesuniete wzgledem siebie tak, ze odleglosc miedzy pionowymi osiami ich przekrojów poprzecznych jest wieksza od polowy sumy szerokosci ich przekrojów, przy czym czesci elektrod lezace naprzeciwko górnej powierzchni tasmy maja przekrój wypukly w strone tej powierzchni, zródlo SEM pradu stalego, przystosowane, do doprowadzania do tasmy pradu o gestosci od 54-1076, A/dm2 podlaczone tak, ze elektrody w kazdej parze maja mniej wiecej taki sam potencjal i przeciwna polaryzacje jak elektrody sasiedniej pary oraz przegrody (9) izolacyjne oddzielajace od siebie poszczególne pary elektrod (5a-5b, 6a-6b, 7a-7b) usytuowane tak, ze pozwalaja na latwe przesuwanie tasmy dla powodowania plyniecia glównej czesci pradu przeplywajacego miedzy elektrodami o przeciwnych znakach przez tasme (3).

2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, z n a m i e n n e t y m , ze czesci elektrod o przekroju wypuklym maja przekrój pólkolisty, a gestosc pradu wynosi co najmniej 215 A/dm2.

3. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, z n 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, z na m ii e n n e tym, ze elektrody lezace powyzej plaszczyzny poziomej maja ksztalt cylindryczny.4 105 800 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, z n a m i e n n e tym, ze wszystkie elektrody maja ksztalt cylindryczny. 6. Urzadzenie wedlug zastrz. 5 # z n a m i e n n.e tym, ze przekrój poprzeczny wszystkich elektrod dodatnich (5a-5b, 7a-7b) jest w przyblizeniu równy przekrojowi poprzecznemu wszystkich elektrod (6a-6b) ujemnych. 7. Urzadzenie wfedlug zastrz. 1,znamiennetym, ze zawiera rozgalezione rury (10) doprowadzajace elektrolit dla zwiekszenia turbulencji roztworu w poblizu tych czesci powierzchni tasmy (3), które poddane sa najsilniejszemu dzialaniu elektrochemicznemu, przez co polaryzacja stezeniowa zmniejszona jest co najmniej do tego stopnia, ze mozliwe jest utrzymanie gestosci pradu w zalozonym zakresie. ^±.

4. Y"''\''"'<'''''Y1'l''''''y'''*n o J \A 10A kM io -Jk. Ki io*. \A JL .J ¦-' -t^ T i v\ 5* T nj -t '* W n \ i ^ Prac. Paligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 45 zl PL PL