AT413221B

AT413221B - Verfahren und vorrichtung zur, insbesondere kontinuierlichen, oberflächenbehandlung, insbesondere zur reinigung, eines metallbandes

Info

Publication number: AT413221B
Application number: AT19012002A
Authority: AT
Inventors: Josef Ing Speidl; Andreas Dipl Ing Osterkorn
Original assignee: Voest Alpine Ind Anlagen
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2005-12-15
Also published as: ATA19012002A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur, insbesondere kontinuierlichen, Oberflächenbehandlung, insbesondere zur Reinigung, eines Metallbandes mittels einer Behandlungsflüssigkeit, insbesondere einer Beizflüssigkeit, wobei das Metallband im wesentlichen horizontal durch zumindest einen Tank zur Aufnahme der Behandlungsflüssigkeit, insbesondere einen Beiztank, mit Einrichtungen zum Rückstau der Behandlungsflüssigkeit geführt wird.

Bei Beizbehandlungen tritt das Problem auf, dass sich durch die Bewegung des zu beizenden Bandes eine Grenzschicht zwischen Behandlungsflüssigkeit und Metallband ausbildet, die in weiterer Folge zu einer ungleichmässigen Verteilung der Behandlungsflüssigkeit im Beiztank führt.

Bei der Behandlung von Metallbändern wird das zu behandelnde Metallband üblicherweise durch mindestens einen mit Behandlungsflüssigkeit gefüllten Tank bewegt. Die Schleppwirkung des Bandes fördert dabei die Behandlungsflüssigkeit in Bandlaufrichtung.

Vor allem bei höherer Bandgeschwindigkeit erfolgt durch die Schleppwirkung eine Neigung der Badoberfläche, wodurch die Behandlungsflüssigkeit verstärkt aus dem Tank ausgetragen wird.

Durch die Neigung der Flüssigkeitsoberfläche und den verstärkten Austrag von Behandlungsflüssigkeit aus dem Tank senkt sich der Flüssigkeitsspiegel am Tankanfang, worauf das Band nur unzureichend von der Behandlungsflüssigkeit überflutet wird. Hierdurch reduziert sich die effektive Eintauchlänge des Bandes in der Behandlungsflüssigkeit und somit die Kontaktzeit zwischen Band und Behandlungsflüssigkeit. Dies führt zu einem schlechteren Behandlungsergebnis.

Bei der Behandlung des Bandes, insbesondere in einer Flachbeize, bildet sich an der Oberfläche des Metallbandes eine Flüssigkeitsschicht mit einem laminaren Strömungsverhalten aus.

Die chemische Wechselwirkung dieser Flüssigkeitsschicht, welche mit der Oberfläche des Metallbandes in direktem Kontakt steht, ist für den Verlauf der Bandbehandlung sowie für die erreichbare Qualität des behandelten Materials entscheidend.

Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der Patentveröffentlichung EP0708186A1 ist bekannt, im Zuge einer Bandbehandlung in einem Beiztank Einbauten zum Rückstau von Behandlungsflüssigkeit und zur Erhöhung der Scherkraft auf die Oberfläche eines Metallbandes zu verwenden. Weiters ist dies der DE2359412B1 zu entnehmen, wobei hier die Einbauten zum Rückstau der Behandlungsflüssigkeit höheneinstellbar ausgeführt sind.

Aus dem Stand der Technik ist es weiters bekannt, dass eine besonders effiziente Wechselwirkung zwischen der Behandlungsflüssigkeit und der Metalloberfläche erreicht werden kann, wenn an der Oberfläche des Metallbandes eine zumindest teilweise turbulente Strömung erzeugt wird. Hierdurch wird die beschriebene laminare Schicht an der Metallbandoberfläche zumindest teilweise aufgelöst, sowie ein Kontakt zwischen der Metallbandoberfläche und frischer Behandlungsflüssigkeit eingestellt.

Zur Vermeidung der Neigung des Flüssigkeitsspiegels der Behandlungsflüssigkeit im Tank sind Einrichtungen zum Rückstau und zur Beeinflussung der Strömung bekannt. Um eine möglichst optimale Funktion derartiger Einrichtungen zu gewährleisten, etwa durch eine gezielte Beeinflussung der Strömung der Behandlungsflüssigkeit, ist es nötig, geringe Abstände zwischen Metallband und Einrichtung einzuhalten.

Die geringen Abstände wirken sich aber nachteilig aus, da die zu verarbeitenden Metallbänder teilweise von der ebenen Idealform abweichen und Welligkeiten oder Unplanheiten aufweisen.

Durch den Kontakt des welligen Metallbandes mit den Einrichtungen kann es zu erheblichen Schäden an den Einrichtungen und damit zu Betriebsstörungen kommen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5 weiter zu entwickeln, so dass ein besonders wirtschaftliches und effizientes Verfahren zur Oberflächenbehandlung realisiert werden kann.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem erfindungsgemässen Verfahren nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, sowie entsprechend der erfindungsgemässen Vorrichtung nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 5 gelöst.

Durch die erfindungsgemässen Massnahmen ist es möglich eine vorteilhaft sehr enge Anstellung der Einrichtungen vorzunehmen, ohne dabei die Gefahr von Schäden durch das wellige Metallband an den Einrichtungen zu erhöhen. Einschränkungen zu Folge der Forderung nach einer hohen Betriebsicherheit können damit überwunden werden, wobei der Beizprozess insgesamt optimiert wird.

Zusätzlich wird durch die sehr enge Anstellung eine gezielte Veränderung der Strömung durch Einstellung turbulenter Strömungen im Beiztank erreicht und die Bildung einer mitgeführten laminaren Grenzschicht an der zu behandelnden Oberfläche minimiert.

Durch die erfindungsgemässen Massnahmen gelingt es die Effizienz und die Betriebssicherheit des Beizverfahrens zu erhöhen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung werden mehrere Einrichtungen in den Tanks zum Rückstau der Behandlungsflüssigkeit unabhängig voneinander in ihrer Position eingestellt.

Damit kann das Beizverfahren durch eine individuelle Anpassung des Abstandes der jeweiligen Einrichtungen relativ zum Band in Abhängigkeit von der Position im Tank optimiert werden. Eine individuelle Einstellung der turbulenten Strömung für die jeweiligen Positionen im Tank lässt somit eine gezielte Beeinflussung des Beizprozesses und damit eine Prozessoptimierung zu.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung können die Einrichtungen in den Tanks zum Rückstau der Behandlungsflüssigkeit auch in Bandlaufrichtung positioniert werden. Durch die erfindungsgemässe Massnahme können die strömungstechnischen Gegebenheiten in den Tanks besser gesteuert werden. Damit kann eine gezielte Beeinflussung der Flüssigkeitsoberfläche in den Tanks erreicht und der Austrag von Behandlungsflüssigkeit vermindert werden.

Die Anordnung der Einrichtungen in den Tanks kann in einer mit in Bandlaufrichtung veränderlichen Beabstandung zwischen den Einrichtungen erfolgen.

Alternativ oder zusätzlich kann die Positionierung normal zur Bandlaufebene erfolgen.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Einrichtungen zum Rückstau der Behandlungsflüssigkeit im Beiztank unter Krafteinwirkung in ihrer Position verändert, wobei nach Wegfall der Krafteinwirkung eine durch die Schwerkraft und/oder durch einen Aktuator bedingte Rückstellbewegung erfolgt. Durch die erfindungsgemässe Ausführungsform kann die Einrichtung bei Kollision mit einem welligen Metallband ausweichen, wodurch Schäden an den Einrichtungen vermieden werden. In einer besonders kostengünstigen Lösung erfolgt die Rückstellbewegung in die Arbeitsposition durch das Eigengewicht der Einrichtung. Eine weitere Ausführungsform basiert auf einem Aktuator, der eine gesteuerte Rückstellbewegung in die Ausgangsposition sicherstellt, wobei ein sehr schonender Betrieb für die Einrichtungen ermöglicht wird.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist Einrichtungen zum Rückstau der Behandlungsflüssigkeit auf, die beweglich ausgeführt sind. Damit wird sichergestellt, dass bei einem Kontakt zwischen Metallband und Einrichtung keine Schäden an den Einrichtungen auftreten.

Nach einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung sind die Einrich-

tungen zum Rückstau der Behandlungsflüssigkeit jeweils mit einer Einstellvorrichtung ausgestattet. Die erfindungsgemässe Einstellvorrichtung gestattet die Positionierung der Einrichtung relativ zum Metallband und damit eine gezielte Beeinflussung der Strömung in den Tanks.

Damit kann für den Beizbetrieb mittels der Einstellvorrichtung die Beizwirkung in gezielter Art gesteuert bzw. der Prozess eingestellt werden.

Eine sehr kostengünstige Ausführungsform der Einstellvorrichtung sieht feste Anschläge zur Positionierung der Einrichtungen vor, wodurch eine sehr robuste, den Ansprüchen der Anlagensicherheit genügende, Lösung gegeben ist.

Nach einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist die Einstellvorrichtung als hydraulisch betätigter Aktuator ausgebildet. Durch die beschriebene Ausführungsform ist eine kostengünstige, platzsparende Vorrichtung und eine exakte Positionierung sichergestellt.

Nach einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist die Einstellvorrichtung als elektro-mechanisch betätigter Aktuator ausgeführt.

Erfindungsgemäss kann der Aktuator auch pneumatisch oder mechanisch z.B. mittels Feder betätigt werden.

Nach einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung sind die Einrichtungen zum Rückstau der Behandlungsflüssigkeit jeweils derart gelagert, dass bei einer Krafteinwirkung, insbesondere durch das wellige Metallband, eine Ausweichbewegung zum Schutze der Vorrichtung möglich ist, wobei die Lagerung in Linearführungen vorgesehen und diese Linearführungen normal zur Bandlaufebene ausgerichtet sind. Im Falle einer Kollision des welligen Metallbandes mit einer Einrichtung kann diese in einer zum Metallband vertikalen Richtung ausweichen, wobei Schäden an den Einrichtungen sowie am Metallband bzw. der Metallbandoberfläche vermieden werden.

Nach einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung sind die Linearführungen in einer zur Bandlaufebene unter einem spitzen Winkel geneigten und in Bandlaufrichtung weisenden Ebene ausgerichtet.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung sind die Einrichtungen zum Rückstau der Behandlungsflüssigkeit jeweils in einer ortsfesten Schwenkachse gelagert, wobei die Schwenkachse normal auf die Bandlaufrichtung und im wesentlichen horizontal ausgerichtet ist. Diese Ausführungsform stellt im Falle eines welligen Metallbandes und einer damit einhergehenden möglichen Kollision des Metallbandes mit einer oder mehreren Einrichtungen zum Rückstau der Behandlungsflüssigkeit sicher, dass die Ausweichbewegung, in Form einer Schwenkbewegung, die Einrichtungen vor Schäden bewahrt. Durch eine stabile Lagerung in einer ortsfesten Schwenkachse ist eine hohe Betriebssicherheit und Funktionalität sichergestellt.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform der Vorrichtung besitzt diese eine zylindrische und drehbar gelagerte Rolle, die bei Kollision mit dem Band eine sehr vorteilhafte und vorrichtungsschonende Ausweichbewegung bewirkt. Insbesondere in Kombination mit einer normal zur Bandebene ausgerichteten Linearführung kann damit ein sicherer Betrieb gewährleistet werden.

In einer besonders einfachen, kostengünstigen und betriebssicheren Ausführungsform besteht die Vorrichtung aus einer Einstellvorrichtung mit festen Anschlägen und einer Lagerung in Linearführungen, die vertikal auf die Bandebene ausgerichtet sind. Diese Lösung zeichnet sich durch eine sehr hohe Robustheit und Betriebssicherheit aus und stellt daher eine wirtschaftlich sehr effektive Ausführung dar.

Die Erfindung ist in den nachstehend angeführten schematischen Zeichnungen in verschiedenen besonderen Ausführungsformen dargestellt: Fig.1 : Anordnung der erfindungsgemässen Einrichtungen zum Rückstau der Behandlungsflüssigkeit Fig.2: Einrichtung an ortsfester Drehachse Fig.3: Einrichtung an in der Höhe verstellbarer Drehachse Fig.3a: Mögliche Ausführungsform der Einrichtung aus Fig.3 Fig.4 : Einrichtung an vertikaler Linearführung.

Fig.4a: Mögliche Ausführungsform der Einrichtung aus Fig.4 Fig.5: Einrichtung in geneigter Linearführung Fig. 5a : Ausführungsform der Einrichtung aus Fig. 5 Fig.6 : Einrichtung mit drehbarer Rolle Nach Fig. 1 ist ein Behandlungstank 1 (in Draufsicht und als Schnitt A-A im Aufriss) dargestellt, durch den das Metallband 2 in Bandlaufrichtung R geführt wird. In diesem Behandlungstank 1 befinden sich die Einrichtungen 3 zum Rückstau der Behandlungsflüssigkeit. Die Anzahl der Einrichtungen kann entsprechend den Prozessanforderungen definiert werden, wobei neben einer Vielzahl von weiteren Prozessparametern insbesondere die Geschwindigkeit des Metallbandes und der Oberflächenzustand des zu behandelnden Metallbandes als bestimmende Grössen zu sehen sind.

Die Beabstandung zwischen den Einrichtungen 3, hier dargestellt durch die Bemassungen L1, L2, und die Anordnung im Behandlungstank 1 kann frei entsprechend den Erfordernissen gewählt werden, wobei auch in Bandlaufrichtung unterschiedliche Abstände L1, L2 zwischen den Einrichtungen 3 gewählt werden können, so dass für diesen Fall L1 # L2 gilt.

Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Einrichtung 3, wobei diese in einer ortsfesten Drehachse 4 gelagert ist. Schematisch angedeutet sind die unterschiedlichen Niveaus N1 und N2 der Behandlungsflüssigkeit an beiden Seiten der Einrichtung 3 zu erkennen.

Die Einrichtung 3 wird bei einer Kollision mit einem welligen Band in einer Schwenkbewegung um die Drehachse 4 in Bandlaufrichtung ausgelenkt. Eine untere Schwenkposition als Arbeitsposition der Einrichtung 3 wird durch einen einstellbaren Anschlag 7 definiert.

Die Einrichtung 3 kann auch in einer vertikalen Richtung 6 verlagerbar ausgeführt sein, wobei die vertikale Position der Drehachse 4 in einer hier nicht dargestellten Einstellvorrichtung ver- ändert werden kann.

Die in der Draufsicht dargestellte Form der Wehr 5 und der Leitbleche 8 ist eine mögliche Ausführungsform zur gezielten Beeinflussung der Strömung S der Behandlungsflüssigkeit.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt. Die Einrichtung 3 ist in einer ortsfesten Führung in ihrer Höhe, durch nicht dargestellte Anschläge, einstellbar und bei Kollision mit dem Band schwenkbar um die Drehachse 4 gelagert. Der Wehrteil 5 der Einrichtung 3 ist als einfache Platte ausgebildet.

Fig. 3a zeigt eine im wesentlichen ähnliche Ausführungsform wie Fig. 3, wobei als Wehrteil 5 eine Platte mit einem T-förmigen unteren Ansatz 10 ausgebildet ist.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Einrichtung 3. Diese besteht aus dem Wehrteil 5, ausgebildet als eine Platte, die in einer vertikalen Linearführung 9 verschieblich gelagert ist, wobei die unterste vertikale Position durch nicht dargestellte Anschläge festgelegt ist.

Nach einer besonderen Ausführungsform besitzt die Einrichtung 3 eine Einstellvorrichtung 12,

die eine vertikale Positionierung des Wehrteils 5 ermöglicht. Die Positionierung dient der Prozesssteuerung durch eine Beeinflussung der Strömung der Behandlungsflüssigkeit. Die Einstellvorrichtung 12 ist derart ausgebildet, dass bei einer Kollision des Wehrteils 5 der Einrichtung 3 mit dem Metallband eine vertikale Ausweichbewegung nicht behindert oder aktiv durch die Einstellvorrichtung 12 unterstützt wird.

Fig. 4a zeigt eine im wesentlichen ähnliche Ausführungsform wie Fig. 4, wobei die Platte des Wehrteils 5 mit einem T-förmigen unteren Ansatz 10 ausgebildet ist.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Einrichtung 3. Diese besteht aus einer in einer Linearführung 9 gelagerten auslenkbaren einfachen Platte 5, wobei die Linearführung 9 in einer um den Winkel a zur Bandlaufebene geneigten Ebene liegt und die unterste Position in der Linearführung durch nicht dargestellte Anschläge festgelegt ist.

Fig. 5a zeigt eine im wesentlichen ähnliche Ausführungsform wie Fig. 5, wobei die Platte 5 mit einem T-förmigen unteren Ansatz 10 ausgebildet ist.

Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform der Einrichtung 3 besteht aus einer in einer vertikalen Linearführung 9 gelagerten und in einer Achse 4 zylindrischen und drehbar gelagerten Rolle 11, wobei die unterste Position in der Linearführung durch nicht dargestellte Anschläge festgelegt ist. Bei einer Kollision erfolgt eine vertikale Auslenkung der Rolle 11, wobei der Rolle 11 auch ein Drehimpuls durch das Metallband aufgeprägt wird.

Patentansprüche : 1. Verfahren zur, insbesondere kontinuierlichen, Behandlung, vorzugsweise zur Reinigung, eines Metallbandes (2) mittels einer Behandlungsflüssigkeit, insbesondere einer Beizflüs- sigkeit, wobei das Metallband vorzugsweise horizontal durch zumindest einen Tank zur
Aufnahme der Behandlungsflüssigkeit, insbesondere einem Beiztank (1), geführt wird und der Tank zumindest eine Rückstau-Einrichtung (3) aufweist, die in ihrer Position relativ zum
Metallband eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstau-Einrichtung (3) im
Falle einer weiteren Krafteinwirkung, insbesondere durch das Metallband (2), in ihrer Posi- tion verändert wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Rückstau- Einrichtungen (3) in den Tanks in ihrer Position unabhängig voneinander eingestellt wer- den.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung der Rückstau-Einrichtung (3) in einer zur Bandlaufebene normalen Richtung oder in einer zur Bandlaufebene geneigten Ebene erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Rückstau-Einrichtung (3) nach Wegfall der Krafteinwirkung eine durch die Schwerkraft und/oder durch einen Aktuator bedingte Rückstellbewegung ausführt.

5. Vorrichtung zur, insbesondere kontinuierlichen, Behandlung, vorzugsweise zur Reinigung, eines Metallbandes (2) mittels einer Behandlungsflüssigkeit, insbesondere einer Beizflüs- sigkeit, bestehend aus zumindest einem, sich vorzugsweise horizontal erstreckenden Tank, zur Aufnahme der Behandlungsflüssigkeit, insbesondere einem Beiztank (1), der zumindest eine Rückstau-Einrichtung (3) aufweist, die in ihrer Position einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei dieser Rückstau-Einrichtung (3) eine Lagerung (4,9) vorgesehen ist, die unter einer weiteren Krafteinwirkung auf die Rückstau-Einrichtung (3), insbesondere durch das Metallband (2), eine Positionsänderung zulässt. <Desc/Clms Page number 6>

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Rückstau-Einrichtung (3) eine Einstellvorrichtung (12) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (12) als elektro-mechanisch und/oder hydraulisch betätigbarer Aktuator ausgeführt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (12) pneumatisch und/oder mittels Feder betätigbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstell- vorrichtung (12) feste und voreinstellbare Anschläge umfasst.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage- rung Linearführungen (9) zur Aufnahme der Einrichtung aufweist, die in einer normal zur Bandlaufebene ausgerichteten Ebene liegen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage- rung Linearführungen (9) zur Aufnahme der Rückstau-Einrichtung (3) aufweist, die in einer zur Bandlaufebene unter einem spitzen Winkel geneigten und in Bandlaufrichtung ausge- richteten Ebene liegen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rück- stau-Einrichtung (3) in einer ortsfesten Schwenkachse (4) gelagert ist, wobei die Schwenk- achse normal auf die Bandlaufrichtung und im wesentlichen in einer Ebene parallel zur Bandlaufebene ausgerichtet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rück- stau-Einrichtung (3) eine zylindrische und drehbar gelagerte Rolle (11) aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rück- stau-Einrichtung (3) einen Aktuator (12) zur Rückstellbewegung der Einrichtung aufweist.