RU2145912C1 - Method for working surface of metallic strip and apparatus for performing the same - Google Patents
Method for working surface of metallic strip and apparatus for performing the same Download PDFInfo
- Publication number
- RU2145912C1 RU2145912C1 RU98117364A RU98117364A RU2145912C1 RU 2145912 C1 RU2145912 C1 RU 2145912C1 RU 98117364 A RU98117364 A RU 98117364A RU 98117364 A RU98117364 A RU 98117364A RU 2145912 C1 RU2145912 C1 RU 2145912C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- strip
- metal strip
- rollers
- vacuum chamber
- branches
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемые способ и устройство относятся к металлургическому производству, а именно к очистке и отделке поверхности металлических прокатных полос. The proposed method and device relates to metallurgical production, namely to cleaning and surface finishing of metal rolling strips.
Известны способы обработки поверхности металлических прокатных полос (авт. свид. СССР N 618.153, B 21 B 45/00, 1976; N 982.838, B 21 B 45/00, 1980; N 1.013.011, B 21 B 45/02, 1982; N 1.304.953, B 21 B 45/06, 1985; N 1.316.723, B 21 B 45/02, 1985; N 1.398.943, B 21 B 45/02, 1986; патенты РФ N 1.801.037, B 21 B 45/02, 1991; N 2.030.939, B 21 B 45/00, 1991; патенты США N 3.626.735, B 21 B 45/00, 1971; N 5.327.756, B 21 B 15/00, 1994; патенты Великобритании N 2.237.762, B 21 B 45/02, 1991; N 2.239.200, B 21 B 47/00, 1991; патенты ФРГ N 1.910.952, C 21 C 7/08, 1969; N 2.844.434, B 21 B 45/02, 1982; патенты Франции N 2.675.719, B 21 B 45/06, 1992; N 2.664.510, B 21 B 37/08, 1992; патент Бельгии N 753.342, B 21 B 45/00, 1974; патенты Японии N 55-61.318, B 21 B 45/02, 1980; N 58-238.848, B 21 B 45/06, 1983; Мелешко В. И. и др. Прогрессивные методы прокатки и отделки листовой стали. - M., 1980, с. 192 и другие). Known methods for surface treatment of metal rolling strips (ed. Certificate of the USSR N 618.153, B 21 B 45/00, 1976; N 982.838, B 21 B 45/00, 1980; N 1.013.011, B 21 B 45/02, 1982 ; N 1.304.953, B 21 B 45/06, 1985; N 1.316.723, B 21 B 45/02, 1985; N 1.398.943, B 21 B 45/02, 1986; RF patents N 1.801.037, B 21 B 45/02, 1991; N 2.030.939, B 21 B 45/00, 1991; US patents N 3.626.735, B 21 B 45/00, 1971; N 5.327.756, B 21
Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является "Способ обработки поверхности металлической полосы" (авт. свид. СССР N 1.304.953, B 21 B 45/06, 1982), который и выбран в качестве прототипа. Of the known methods closest to the proposed is the "Method of surface treatment of a metal strip" (ed. Certificate. USSR N 1.304.953, B 21 B 45/06, 1982), which is selected as a prototype.
Указанный способ обеспечивает очистку поверхности металлической полосы от окалины, ржавчины и т.п. путем трения входящей и выходящей ветвей полосы друг о друга при их встречном движении. Для этого осуществляют продольный изгиб полосы с образованием S-образной петли, поджимают ветви друг к другу до их контакта, подтягивают полосу, входящую и выходящую ветви полосы накладывают на выпуклые криволинейные участки S-образной петли с возможностью регулирования длины зоны контакта посредством поворота криволинейных участков относительно направления входа и выхода. The specified method provides for cleaning the surface of the metal strip from scale, rust, etc. by friction of the incoming and outgoing branches of the strip against each other during their oncoming movement. To do this, longitudinally bend the strip with the formation of an S-shaped loop, press the branches to each other until they contact, pull the strip, the incoming and outgoing branches of the strip are applied to the convex curved sections of the S-shaped loop with the possibility of adjusting the length of the contact zone by rotating the curved sections relative to directions of entry and exit.
Однако данный способ обработки металлической полосы, как и все другие механические способы очистки (пропускание металлической полосы через барьеры из зачищающих тросов, абразивная обработка, обточка или фрезерование), при малой эффективности и производительности связаны со значительными отходами материалов и характеризуются сравнительно низким качеством очистки. However, this method of processing a metal strip, like all other mechanical cleaning methods (passing a metal strip through barriers from stripping cables, abrasive processing, turning or milling), with low efficiency and productivity, is associated with significant waste of materials and are characterized by a relatively low quality of cleaning.
Совершенно новые возможности для очистки металлических прокатных полос от практически любых загрязнений открывает предлагаемый способ удаления с поверхности металлической полосы остатков технологических смазок, ржавчины, окалины, оксидных пленок и т. п. с применением электродуговых разрядов в вакууме. The completely new possibilities for cleaning metal rolling strips from virtually any impurities are opened by the proposed method for removing from the surface of a metal strip residues of technological lubricants, rust, scale, oxide films, etc., using electric arc discharges in vacuum.
Целью изобретения является повышение качества и производительности очистки металлической полосы с двух сторон. The aim of the invention is to improve the quality and performance of cleaning a metal strip on both sides.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки поверхности металлической полосы, включающему продольный изгиб полосы с образованием S-образной петли, поджим ветвей друг к другу до их контакта, подтягивание полосы, наложение входящей и выходящей ветвей полосы на выпуклые криволинейные участки S-образной петли с возможностью регулировки длины зоны контакта посредством поворота криволинейных участков относительно направления входа и выхода, регулирование усилия прижатия ветвей полосы в зоне контакта посредством изменения величины переднего и заднего натяжений полосы, очистку поверхности металлической полосы дополнительно проводят в вакууме электродуговыми разрядами в режиме возрастающего участка вольтамперной характеристики с использованием графита в качестве анода и охлаждаемых роликов. This goal is achieved by the fact that according to the method of processing the surface of a metal strip, including longitudinal bending of the strip with the formation of an S-shaped loop, pressing the branches to each other until they contact, pulling the strip, applying the incoming and outgoing branches of the strip to the convex curved sections of the S-shaped loop with the possibility of adjusting the length of the contact zone by turning curved sections relative to the direction of entry and exit, adjusting the force of pressing the branches of the strip in the contact zone by changing eniya magnitude of front and rear tension bands, cleaning the surface of the metal strip is further conducted in a vacuum electric arc discharges in the increasing mode voltage characteristic portion using graphite as anode and the cooled rollers.
Предлагаемый способ обработки поверхности металлической полосы может быть реализован устройством, содержащим разматыватель, моталку, два ролика, расположенных симметрично плоскости перемещения металлической полосы с разматывателем на моталку и размещенных на обойме с возможностью поворота их вместе с обоймой на 270o и снабженных вакуумной камерой с двумя электронно-плазменными модулями и системой охлаждения, причем поворотная обойма с двумя роликами оборудована системой охлаждения и помещена в вакуумную камеру, электронно-плазменные модули размещены в зонах контакта входящей и выходящей ветвей полосы.The proposed method of processing the surface of a metal strip can be implemented by a device containing an unwinder, a coiler, two rollers located symmetrically to the plane of movement of the metal strip with an uncoiler on a coiler and placed on a clip with the ability to rotate them together with a clip by 270 o and equipped with a vacuum chamber with two electronically -plasma modules and a cooling system, and the rotary cage with two rollers is equipped with a cooling system and placed in a vacuum chamber, electron-plasma e modules are located in the contact zones of the incoming and outgoing branches of the strip.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. The essence of the proposed method is as follows.
Наряду с механической обработкой поверхности металлической полосы путем трения входящей и выходящей ветвей полосы между собой ее подвергают обработке в вакууме электродуговыми разрядами в режиме возрастающего участка вольтамперной характеристики (ВАХ) с использованием в качестве анода графита. Использование нескольких электродов и системы охлаждения обеспечивает стабильную температуру металлической полосы при ее пропуске через вакуумную камеру, что исключает перегрев и прожигание тонкой металлической полосы, обеспечивая высокое качество ее очистки. Основная энергия электродуговых разрядов выделяется в области катодных пятен, перемещающихся по поверхности полосы. При высокой плотности энергии, выделяющейся в катодных пятнах (до 107 Вт/см2) происходит испарение материала под катодными пятнами. В силу того, что вакуумная дуга автоматически создает среду для своего горения за счет испарения материала, катодные пятна, перемещаясь, задерживаются преимущественно на окалине, ржавчине и т.п., так как на их поверхности работа выхода электронов существенно меньше, чем работа выхода электронов чистой поверхности металлической полосы, и производят их испарение.Along with the mechanical treatment of the surface of the metal strip by friction of the incoming and outgoing branches of the strip with each other, it is subjected to vacuum treatment by electric arc discharges in the regime of an increasing section of the current-voltage characteristic (CVC) using graphite as the anode. The use of several electrodes and a cooling system ensures a stable temperature of the metal strip when it passes through the vacuum chamber, which eliminates overheating and burning of a thin metal strip, ensuring high quality cleaning. The main energy of electric arc discharges is released in the region of cathode spots moving along the strip surface. At a high energy density released in the cathode spots (up to 10 7 W / cm 2 ), the material evaporates under the cathode spots. Due to the fact that the vacuum arc automatically creates a medium for its combustion due to evaporation of the material, the cathode spots, moving, are delayed mainly on scale, rust, etc., since the electron work function on them is much less than the electron work function clean the surface of the metal strip, and produce their evaporation.
Графит при большой величине положительного анодного падения потенциала, что соответствует возрастающему участку ВАХ, интенсивно испаряется. В этом случае плазма электродуговых разрядов состоит в основном из электронов, ионов и возбужденных атомов углерода. При бомбардировке возбужденными атомами и ионами углерода катода (полосы) и при взаимодействии горячего углеродного газа и углеродной плазмы с поверхностью металлической полосы дополнительно реализуются химические реакции восстановления металла из оксидов. Следовательно, расходуемый графитовый анод в режиме возрастающего участка ВАХ является источником восстановительной углеродной плазмы и горячего углеродного газа, что обеспечивает высокую производительность и качество очистки металлической полосы. Graphite with a large value of the positive anode potential drop, which corresponds to the increasing portion of the I – V characteristic, intensively evaporates. In this case, the plasma of electric arc discharges consists mainly of electrons, ions, and excited carbon atoms. When bombarded by excited carbon atoms and ions of the cathode (strip) and during the interaction of hot carbon gas and carbon plasma with the surface of the metal strip, chemical reactions of metal reduction from oxides are additionally realized. Therefore, the consumable graphite anode in the regime of an increasing portion of the I – V characteristic is a source of reducing carbon plasma and hot carbon gas, which ensures high productivity and quality of cleaning the metal strip.
На фиг. 1 показана схема устройства для реализации предлагаемого способа, в котором два холостых ролика 2 и 3 установлены в поворотной обойме 6, которая размещена в вакуумной камере 7; на фиг. 2 - фаза образования замкнутой петли металлической полосы при помощи устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 3 - схема устройства для реализации предлагаемого способа, где оси роликов 2 и 3 соединены водилом 15; на фиг. 4 - фаза образования замкнутой петли полосы при помощи устройства, изображенного на фиг. 3. На фиг. 1 - 4 введены следующие обозначения: 1 - металлическая полоса; 2,3 - ролики; 4 - разматыватель; 5 - моталка; 6 - поворотная обойма; 7 - вакуумная камера; 8 - система вакуумирования; 9 - сборник отходов; 10 - система охлаждения обоймы 6; 11 - гермоввод; 12 - гермовывод; 13, 14 - электронно-плазменные модули; 15 - водило. In FIG. 1 shows a diagram of a device for implementing the proposed method, in which two
Предлагаемый способ обработки поверхности металлической полосы реализуется следующим образом. The proposed method of surface treatment of a metal strip is implemented as follows.
Металлическую полосу 1 из разматывателя 4 через гермоввод 11 вводят в вакуумную камеру 7, пропускают между двумя холостыми роликами 2 и 3, выводят через гермовывод 12 из вакуумной камеры 7 и закрепляют ее концы в барабане моталки 5 (фиг. 1). Затем с помощью поворотной обоймы 6 поворачивают ролики 2,3 на угол 270o, изгибая металлическую полосу 1 по S-образной траектории до конца входящей и выходящей ветвей полосы с криволинейными участками и образуя замкнутую петлю с двумя зонами контакта а и б различных ветвей полосы друг с другом (фиг. 2). Создав заднее T0 и переднее T1 натяжения полосы 1, обеспечивают необходимую силу прижатия ее ветвей в зонах контакта а и б. Меняя величину угла дополнительного изгиба, изменяют величину зон контакта полосы 1 с самой собой. Затем системой вакуумирования 8 создают необходимый для работы вакуум. После достижения в вакуумной камере 7 давления остаточных газов ниже 10 мм рт. ст. устанавливают электронно-плазменные модули 13 и 14 в зонах контакта а и б, приводят металлическую полосу 1 в движение и возбуждают электродуговые разряды в режиме возрастающего участка ВАХ. Приведение в движение металлической полосы 1 осуществляют посредством вращения барабана моталки 5. В процессе движения металлической ленты 1 производят механическую ее очистку путем трения входящей и выходящей ветвей в зонах контакта. Образующиеся при этом продукты механической обработки (окалина, ржавчина и т. п. ) периодически удаляют, например, пневматически с помощью сборника отходов 9 и соответствующего люка.The
Металлическую ленту 1, ролики 2 и 3, размещенные на обойме 6, подключают к отрицательному полюсу источника питания, а электроды - к положительному. В возбужденных электродуговых разрядах различают катодную, анодную области и расположенный между ними положительный столб. Катодные области дуг находятся непосредственно у обрабатываемой поверхности металлической полосы 1 в зонах контакта а и б, имеют вид ярко светящихся, быстро движущихся пятен. Плотность тока в таких пятнах превышает 105 А/см2, поэтому происходит мгновенный локальный разогрев поверхности металлической ленты 1. В результате окалина, ржавчина и другие загрязнения испаряются и остается чистая поверхность.The
При бомбардировке ионами углерода катода (полосы) дополнительно реализуются химические реакции восстановления металла из оксидов, что обеспечивает высокую производительность и качество очистки металлической полосы 1 с обеих сторон. When bombarded with carbon ions of the cathode (strip), chemical reactions of metal reduction from oxides are additionally implemented, which ensures high productivity and quality of cleaning of
Использование нескольких электродов в электронно-плазменных модулях 13 и 14 и системы охлаждения 10 обеспечивает стабильную температуру обоймы 6 и металлической полосы 1 при ее пропуске через электронно-плазменные модули 13 и 14, что исключает перегрев и прожигание тонкой металлической полосы, обеспечивая высокое качество ее очистки. The use of several electrodes in the electron-
Для сохранения высокой герметичности ввод металлической ленты 1 в вакуумную камеру 7 при ее движении и вывод из вакуумной камеры 7 осуществляют через специальные гермоввод 11 и гермовывод 12, качественное выполнение которых представляет собой сложную техническую задачу. Поэтому предусматривается в ряде случаев размещать разматыватель 4 и моталку 5 в самой вакуумной камере 7, что исключает необходимость в гермовводе 11 и гермовыводе 12. To maintain high tightness, the input of the
Предлагаемый способ может быть реализован и при помощи устройства, в котором ролики 2 и 3 соединены водилом 15 (фиг.3). В этом случае ось ролика 3 неподвижна, а ролик 2 имеет возможность вращаться вокруг оси ролика 3. В исходном состоянии ролики 2 и 3 расположены симметрично плоскости перемещения металлической полосы 1 с разматывателем 4 на моталку 5. Полосу 1 с разматывателя 4 пропускают между роликами 2, 3 и закрепляют ее конец в барабане моталки 5. Затем при помощи водила 15 поворачивают ролик 2 относительно оси ролика 3 до образования замкнутой петли с S-образным участком, имеющей две зоны контактов а, б полосы с собой самой (фиг.4). После этого разматывателем 4 и моталкой 5 создают натяжение металлической полосы 1, обеспечивая необходимые усилия прижатия в зонах контакта. Затем приводят металлическую полосу 1 в движение посредством барабана моталки 5, возбуждают электродуговые разряды и обеспечивают механическую и электродуговую очистку поверхности металлической полосы 1 с двух сторон. При регулировке натяжения, усилия притяжения и длины зоны контакта ролику 2 сообщают дополнительное вращательное движение вокруг оси ролика 3 в нужную сторону. В этом случае охлаждаются ролики 2,3 и водило 15. The proposed method can be implemented using a device in which the
Следует отметить, что заправка металлической полосы 1 в петлеобразное устройство производится просто и быстро без использования каких бы то ни было направляющих с помощью одной лишь пары роликов, осуществляющих двухстороннюю механическую обработку металлической полосы, за счет изменения угла поворота и соответствующего изменения угла охвата роликов полосой осуществляется широкая регулировка длины (площади) контакта соприкасающихся участков полосы. С помощью указанных роликов и электронно-плазменных модулей обеспечивается и двухсторонняя электродуговая обработка металлической полосы. За счет использования роликов малого диаметра имеется возможность сочетать отделку (полировку) поверхности с правкой металлической полосы изгибом. It should be noted that the refueling of the
Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом и другими аналогичными способами обеспечивает повышение качества и производительности обработки металлических прокатных полос с двух сторон. Это достигается сочетанием механической и электронно-плазменной обработки указанных полос. Обработанные прокатные полосы имеют хороший товарный вид, повышается их коррозионная стойкость, а также микротвердость поверхности. Thus, the proposed method in comparison with the prototype and other similar methods provides an increase in the quality and productivity of processing metal rolling strips from two sides. This is achieved by a combination of mechanical and electron-plasma processing of these bands. Treated rolling strips have a good presentation, their corrosion resistance and surface microhardness increase.
Предлагаемый способ и устройство для обработки поверхности металлических прокатных полос относятся к категории наукоемких технологий, в которых воплощены последние достижения в области вакуумной и плазменной техники. The proposed method and device for surface treatment of metal rolling strips belong to the category of high technology, which embodies the latest achievements in the field of vacuum and plasma technology.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98117364A RU2145912C1 (en) | 1998-09-08 | 1998-09-08 | Method for working surface of metallic strip and apparatus for performing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98117364A RU2145912C1 (en) | 1998-09-08 | 1998-09-08 | Method for working surface of metallic strip and apparatus for performing the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2145912C1 true RU2145912C1 (en) | 2000-02-27 |
Family
ID=20210560
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98117364A RU2145912C1 (en) | 1998-09-08 | 1998-09-08 | Method for working surface of metallic strip and apparatus for performing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2145912C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009017701A1 (en) | 2009-01-22 | 2010-07-29 | Sms Siemag Aktiengesellschaft | Method and apparatus for annealing and descaling stainless steel strip |
US8057604B2 (en) | 2005-03-17 | 2011-11-15 | Sms Siemag Aktiengesellschaft | Method and device for descaling metal strip |
-
1998
- 1998-09-08 RU RU98117364A patent/RU2145912C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8057604B2 (en) | 2005-03-17 | 2011-11-15 | Sms Siemag Aktiengesellschaft | Method and device for descaling metal strip |
DE102009017701A1 (en) | 2009-01-22 | 2010-07-29 | Sms Siemag Aktiengesellschaft | Method and apparatus for annealing and descaling stainless steel strip |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6933460B2 (en) | Method and device for plasma treatment of moving metal substrates | |
US5627435A (en) | Hollow cathode array and method of cleaning sheet stock therewith | |
US6949716B2 (en) | Process for treating with an atmospheric plasma electrically conductive materials and a device therefor | |
Pochner et al. | Atmospheric pressure gas discharges for surface treatment | |
EP0278494B1 (en) | Hollow cathode gun and deposition device for ion plating process | |
CA2846434C (en) | Stripping process for hard carbon coatings | |
Burdovitsin et al. | Electron beam nitriding of titanium in medium vacuum | |
RU2145912C1 (en) | Method for working surface of metallic strip and apparatus for performing the same | |
US7023128B2 (en) | Dipole ion source | |
JP4677612B2 (en) | Cleaning method for workpieces coated with carbon materials | |
RU2402098C2 (en) | Installation for plasma treatment of infinite material | |
US6099667A (en) | Process for annealing a moving metal substrate | |
US6756596B2 (en) | Filtered ion source | |
EP0397952A1 (en) | A method and apparatus for the continuous etching and aluminum plating of stainless steel strips | |
Takeda et al. | Surface modification by cathode spots of a vacuum arc | |
RU2348742C2 (en) | Method of surface treatment of metal strip and facility for its realisation | |
RU2135316C1 (en) | Plant for electric arc cleaning of wire in vacuum | |
JPS6320464A (en) | Vacuum deposition device | |
JPH07132316A (en) | Continuous descaling method for metallic strip | |
RU2028841C1 (en) | Method and apparatus to treat pieces | |
Aksenov et al. | Formation of filtered intense vacuum-arc plasma flows | |
RU2509824C1 (en) | Surface processing by arc discharge in vacuum | |
JP3404784B2 (en) | Method and apparatus for continuous production of steel strip with excellent surface treatment | |
RU2139151C1 (en) | Method of cleaning of metal surfaces and device for its embodiment | |
US9230778B2 (en) | Method for removing hard carbon layers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20100119 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160909 |