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EP0695818A1 - Elektrolytisches Oberflächenbehandlungsverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Elektrolytisches Oberflächenbehandlungsverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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EP0695818A1
EP0695818A1 EP95250142A EP95250142A EP0695818A1 EP 0695818 A1 EP0695818 A1 EP 0695818A1 EP 95250142 A EP95250142 A EP 95250142A EP 95250142 A EP95250142 A EP 95250142A EP 0695818 A1 EP0695818 A1 EP 0695818A1
Authority
EP
European Patent Office
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electrodes
strip
electrolyte
working electrodes
surface treatment
Prior art date
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EP95250142A
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English (en)
French (fr)
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EP0695818B1 (de
Inventor
Franz Gerhard Ing. Pempera
Michael Dipl.-Ing. Haentjes
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Vodafone GmbH
Original Assignee
Mannesmann AG
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F1/00—Electrolytic cleaning, degreasing, pickling or descaling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic removal of material from objects; Servicing or operating

Definitions

  • the invention relates to an electrolytic surface treatment method and a device for carrying out the method, in particular for pickling, cleaning and degreasing snow-running metal strips, preferably cold-rolled steel strip, consisting of at least one container holding the electrolyte through which the strip passes horizontally, above and below the Band in the tape running direction electrodes are arranged one behind the other, which are alternately connected anodically or cathodically.
  • EP-A-02 35 595 A known system of this type is described in EP-A-02 35 595. It is used to clean tapes and is used in combination with mechanical agents that act on the tape surface.
  • the entire electrolytic process is usually carried out in at least one container in which the electrolyte necessary for the electrolytic process and covering the electrodes and also the tape is contained.
  • the electrolyte is usually supplied to the container by means of pumps.
  • the electrodes arranged above and below the band are generally referred to as working electrodes, to which the band acts as a counter electrode. This process is also known as the middle conductor process. If, as is known, the electrodes on both sides of the tape have the same polarity, then all points on the tape surface, regardless of which side of the tape they are on, have the same polarity. If the working electrodes are all positive (anodic), the strip surface acts as a negative pole (cathode) - or vice versa.
  • the invention is based on the object of creating an electrolytic surface treatment method and a system for carrying out the method, with which an effective surface treatment of the strip can be carried out in a short time and with little contamination of the electrolyte can be.
  • the areas between two adjacent electrodes of different circuitry and the top and bottom of the strip are kept free of electrolytes, since only such (galvanic) separation avoids a "leakage current" between the working electrodes.
  • the invention is based on the idea that if the bridge between the cathode and the anode (the working electrode) formed by the electrolyte can be broken, no or only a small electric current can flow directly from the cathode to the anode. This increases the effectiveness of the system because the entire electrical current is now available for the strip treatment, so that a more effective treatment and thus shorter treatment times can be achieved. If, according to the invention, the areas between the band and the neighboring electrodes are kept free of electrolyte, then no impurities can be transported with the band into the next electrolyte half cell.
  • the electrolyte is displaced from the region between two adjacent electrodes.
  • the electrolyte is displaced and the area between two laterally adjacent working electrodes is kept clear in a system for carrying out the method in that several nozzle bars arranged between the working electrodes for injecting electrolyte liquid obliquely to the strip surface and in the direction of the respectively adjacent working electrodes are arranged.
  • electrolyte liquid By injecting electrolyte liquid under pressure, the in the area between the Working electrodes and the band and the adjacent working electrodes displaced liquid, so that with correct arrangement of the nozzle bars, the space between two nozzle bars remains free of liquid.
  • Each pair of electrodes is preferably assigned four nozzle bars, which act in pairs on the top and bottom of the strip.
  • the arrangement of the nozzle bars in front of and behind an electrode pack on the one hand seals the affected area in the direction of strip travel, and on the other hand the resulting turbulence between the working electrode and the strip considerably facilitates the current transfer through the electrolyte and thus optimizes the actual treatment step accordingly.
  • an overflow is provided above each electrode stack, via which the amount from the nozzle assemblies is fed back to the associated storage container.
  • the amount or pressure of the injected electrolyte for guiding the strip relative to the electrodes can be adjusted.
  • the injection of the electrolyte provided above and below the band simultaneously guides the band a short distance of, for example, 20 to 60 mm between the band and the electrodes.
  • the distance can be varied by changing the amount or pressure of the electrolyte.
  • 1 denotes a container through which the band 2 to be treated is passed in the horizontal direction.
  • deflection and guide rollers 3 and 4 are indicated, which define the position of the belt in the container.
  • 5 and 6 denote 2 working electrodes arranged above and below the strip, which are connected anodically at 5 and at 6 cathodically. As can be seen, anodically switched working electrodes alternate with cathodically connected working electrodes in the longitudinal direction of the strip.
  • FIG. 1 shows the solution of the invention, the same parts being labeled the same.
  • each working electrode 5, 6 is assigned a nozzle tube, which is arranged at an angle to the working electrode 5, 6 and directed towards the strip surface and is injected by the electrolyte. This will cause the electrolyte in the area of opposite working electrodes 5, 6 are held, while in the band area 9 between the neighboring working electrodes or pairs of working electrodes the band to be treated is almost free of electrolyte on the surface.
  • Additional partition walls 10 in the container divide the container 1 into areas so that contamination of the electrolyte is limited to the container area below the respective working electrode package.
  • the invention ensures that the areas 9 between the working electrode pairs 8 are kept free of electrolyte, so that short-circuit currents can no longer flow between the cathode and anode of the working electrodes connected in series. This maintains the full electrical effect for treating the tape. In this way, not only can the quality of the surface treatment process be improved, but the treatment speed can also be increased, and the productivity of the system can thus be increased.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektrolytisches Oberflächnbehandlungsverfahren, insbesondere zum Beizen von schnell laufenden Metallbändern, vorzugsweise kaltgewalztem Stahlband, bestehend aus mindestens einem den Elktrolyt aufnehmenden Behälter, den das Band horizontal durchläuft, wobei oberhalb und unterhalb des Bandes in Bandlaufrichtung hintereinander Elektroden (sog. Arbeitselektroden) angeordnet sind, die abwechselnd anodisch bzw. kathodisch geschaltet sind. Erfindungsgemäß werden die Bereiche zwischen zwei seitlich benachbarten Elektroden unterschiedlicher Schaltung und der Bandober- und -unterseite elektrolytfrei gehalten. Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch mehrere zwischen den Arbeitselektroden (5, 6) angeordnete Düsenbalken (8) zum Eindüsen von Elektrolytflüssigkeit schräg zur Bandoberfläche und in Richtung der jeweils benachbarten Arbeitselektroden (5, 6). <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektrolytisches Oberflächenbehandlungsverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere zum Beizen, Reinigen und Entfetten von schneit laufenden Metallbändern, vorzugsweise kaltgewalztem Stahlband, bestehend aus mindestens einem den Elektrolyt aufnehmenden Behälter, den das Band horizontal durchläuft, wobei oberhalb und unterhalb des Bandes in Bandlaufrichtung hintereinander Elektroden angeordnet sind, die abwechselnd anodisch bzw. kathodisch geschaltet sind.
  • Eine bekannte Anlage dieser Art ist in der EP-A-02 35 595 beschrieben. Sie wird zum Reinigen von Bändern benutzt und in Kombination mit mechanischen, auf die Bandoberfläche einwirkenden Mitteln eingesetzt.
  • Der gesamte elektrolytische Prozeß wird gewöhnlich in mindestens einem Behälter durchgeführt, in dem der die Elektroden und auch das Band überdeckende, für das elektrolytische Verfahren notwendige Elektrolyt enthalten ist. Üblicherweise wird der Elektrolyt mittels Pumpen dem Behälter zugeführt.
  • Die ober- und unterhalb des Bandes angeordneten Elektroden bezeichnet man im allgemeinen als Arbeitselektroden, zu denen das Band als Gegenelektrode fungiert. Dieses Verfahren ist auch als Mittelleiterverfahren bekannt. Wenn, wie bekannt, die Elektroden beider Bandseiten die gleiche Polarität besitzen, so besitzen auch alle Punkte der Bandoberfläche, unabhängig davon, auf welcher Bandseite sie liegen, die gleiche Polarität. Sind die Arbeitselektroden sämtlich positiv (anodisch) geschaltet, so wirkt die Bandoberfläche als negativer Pol (Kathode) - oder umgekehrt.
  • Es hat sich aber gezeigt, daß bei dem bekannten Verfahren und den bekannten Anlagen der Strom nicht nur direkt zum Band fließt, sondern auch durch den Elektrolyten hindurch von einer Arbeitselektrode zur benachbarten. Dadurch geht ein erheblicher Teil des elektrolytischen Stromes (Kirchhofsche Regel) ohne Wirkung für die Behandlung verloren. Ein weiterer Nachteil stellt sich dadurch ein, daß bei mehreren im Wechsel Anode/Kathode/Anode ... nebeneinander angeordneten Elektroden der Elektrolyt gleichmäßig mit dem vom Band zu entfernenden Produkt verunreinigt wird. Eine Elektrolytkaskade kann bei den bekannten Anlagen nicht betrieben werden.
  • Der Erfindung liegt, ausgehend von den beschriebenen Problemen und Nachteilen des Standes der Technik, die Aufgabe zugrunde, ein elektrolytisches Oberflächenbehandlungsverfahren und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit der eine wirkungsvolle Oberflächenbehandlung des Bandes in kurzer Zeit und mit geringer Verunreinigung des Elektrolyten durchgeführt werden kann.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Bereiche zwischen zwei benachbarten Elektroden unterschiedlicher Schaltung und der Bandober- und -unterseite elektrolytfrei gehalten werden, da nur eine solche (galvanische) Trennung einen "Verluststrom" zwischen den Arbeitselektroden vermeidet.
  • Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß, wenn es gelingt, die durch den Elektrolyten gebildete Brücke zwischen Kathode und Anode (der Arbeitselektrode) zu unterbrechen, kein oder nur ein geringer elektrischer Strom direkt von Kathode zur Anode fließen kann. Dadurch wird die Effektivität der Anlage gesteigert, weil nunmehr der gesamte elektrische Strom für die Bandbehandlung zur Verfügung steht, so daß eine wirkungsvollere Behandlung und damit kürzere Behandlungszeiten erreichbar werden. Wenn nach der Erfindung die Bereiche zwischen Band und den benachbarten Elektroden von Elektrolyt freigehalten werden, so können auch keine Verunreinigungen mit dem Band in die nächste Elektrolythalbzelle transportiert werden.
  • Vorzugsweise ist nach einem weiteren Verfahrensmerkmal vorgesehen, daß der Elektrolyt aus dem Bereich zwischen zwei benachbarten Elektroden verdrängt wird.
  • Das Verdrängen des Elektrolyten und Freihalten des Bereiches zwischen zwei seitlich benachbarten Arbeitselektroden geschieht nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung in einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens dadurch, daß mehrere zwischen den Arbeitselektroden angeordnete Düsenbalken zum Eindüsen von Elektrolytflüssigkeit schräg zur Bandoberfläche und in Richtung der jeweils benachbarten Arbeitselektroden angeordnet sind. Durch das Eindüsen von Elektrolytflüssigkeit unter Druck wird die im Bereich zwischen den Arbeitselektroden und dem Band und den benachbarten Arbeitselektroden befindliche Flüssigkeit verdrängt, so daß bei richtiger Anordnung der Düsenbalken der Raum zwischen jeweils zwei Düsenbalken von Flüssigkeit frei bleibt.
  • Vorzugsweise sind jedem Elektrodenpaar vier Düsenbalken zugeordnet, die jeweils paarweise die Ober- und Unterseite des Bandes beaufschlagen. Durch die Anordnung der Düsenbalken vor und hinter einem Elektrodenpaket wird zum Einen der betroffene Bereich in Bandlaufrichtung abgedichtet, zum Anderen wird durch die entstandene Turbulenz zwischen Arbeitselektrode und Band der Stromübergang durch den Elektrolyten erheblich erleichtert und somit der eigentliche Behandlungsschritt entsprechend optimiert. Um der eingedüsten Elektrolytmenge ein Entweichen zu ermöglichen, ist oberhalb eines jeden Elektrodenpaketes ein überlauf vorgesehen, über den die Menge aus den Düsenstöcken wieder dem zugeordneten Vorlagebehälter zugeführt wird.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß Menge bzw. Druck des eingedüsten Elektrolyts zur Führung des Bandes gegenüber den Elektroden einstellbar sind. Die oberhalb und unterhalb des Bandes vorgesehene Eindüsung des Elektrolyten führt das Band gleichzeitig in einen geringen Abstand von beispielsweise 20 bis 60 mm zwischen Band und Elektroden. Der Abstand ist durch Veränderung von Menge bzw. Druck des Elektrolyten variabel.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine Anlage nach der Erfindung und
    Fig. 2
    grob vereinfacht eine elektrolytische Oberflächenbehandlungsanlage nach dem Stand der Technik.
  • In Figur 2 ist mit 1 ein Behälter bezeichnet, durch den das zu behandelnde Band 2 in horizontaler Richtung geführt wird. Am Einlauf und Auslauf des Behälters 1 sind Umlenk- und Führungsrollen 3 und 4 angedeutet, die die Lage des Bandes im Behälter definieren. Mit 5 und 6 sind jeweils oberhalb und unterhalb des Bandes 2 angeordnete Arbeitselektroden bezeichnet, die bei 5 anodisch und bei 6 kathodisch geschaltet sind. Wie erkennbar, wechseln in Bandlängsrichtung jeweils anodisch geschaltete Arbeitselektroden mit kathodisch geschalteten Arbeitselfktroden ab.
  • Bei 7 ist angedeutet, daß es zu Kurzschlußströmen zwischen benachbarten Kathoden und Anoden kommen kann, wobei der Elektrolyt als Brücke wirkt. Diese Kurzschlußströme beschränken die Leistung des Behandlungsverfahrens; denn die Ströme sollen, um ihre volle Wirkung entfalten zu können möglichst nur zwischen Arbeitselektrode und Band fließen.
  • Figur 1 zeigt die Lösung der Erfindung, wobei gleiche Teile gleich bezeichnet sind. Wie bei 8 erkennbar, ist jeder Arbeitselektrode 5, 6 ein Düsenrohr zugeordnet, das schräg zur Arbeitselektrode 5, 6 hin und auf die Bandoberfläche gerichtet geneigt angeordnet ist und durch das Elektrolyt eingedüst wird. Dadurch wird der Elektrolyt im Bereich der jeweils sich gegenüberliegenden Arbeitselektroden 5, 6 gehalten, während im Bandbereich 9 zwischen den benachbarten Arbeitselektroden bzw. Arbeitselektrodenpaaren das zu behandelnde Band nahezu frei von Elektrolyt an der Oberfläche ist. Zusätzliche Trennwände 10 im Behälter unterteilen den Behälter 1 in Bereiche, so daß eine Verschmutzung des Elektrolyten auf den Behälterbereich unterhalb des jeweiligen Arbeitselektrodenpaketes beschränkt bleibt. Dadurch werden die auslaufseitigen Behälterbereiche, bei denen nicht mehr so viele Partikel vom Band abgetragen werden, sauberer gehalten, so daß eine bessere Wirkung der Oberflächenbehandlung erzielbar ist. Es stellt sich somit im Hinblick auf die Inhaltsstoffe eine Kaskade ein, welche die darauffolgende Behandlung der Abläufe aus dieser Beize entsprechend vereinfacht, da die zu trennenden Schlämme etc. schon entsprechend aufkonzentriert vorliegen.
  • Durch die Erfindung wird sichergestellt, daß die Bereiche 9 zwischen den Arbeitselektrodenpaaren 8 frei von Elektrolyt gehalten werden, so daß keine Kurzschlußströme mehr zwischen Kathode und Anode der hintereinandergeschalteten Arbeitselektroden fließen können. Dadurch bleibt die volle elektrische Wirkung zur Behandlung des Bandes erhalten. Auf diese Weise laßt sich nicht nur die Qualität des Oberflächenbehandlungsverfahrens verbessern, es kann auch die Behandlungsgeschwindigkeit erhöht werden und somit die Produktivität der Anlage gesteigert werden.

Claims (5)

  1. Elektrolytisches Oberflächenbehandlungsverfahren, insbesondere zum Beizen, Reinigen und Entfetten von schnell laufenden Metallbändern, vorzugsweise kaltgewalztem Stahlband, bestehend aus mindestens einem den Elektrolyt aufnehmenden Behälter, den das Band horizontal durchläuft, wobei oberhalb und unterhalb des Bandes in Bandlaufrichtung hintereinander Elektroden angeordnet sind, wobei in Bandlängsrichtung jeweils anodisch geschaltete Elektroden und karnodisch geschaltete Elektroden abwechseln,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bereiche zwischen zwei seitlich benachbarten Elektroden unterschiedlicher Schaltung und der Bandober- und -unterseite elektrolytfrei gehalten werden.
  2. Elektrolytisches Oberflächenbehandlungsverfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Elektrolyt aus den Bereichen verdrängt wird.
  3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch
    mehrere zwischen den Arbeitselektroden (5, 6) angeordnete Düsenbalken (8) zum Eindüsen von Elektrolytflüssigkeit schräg zur Bandoberfläche und in Richtung der jeweils benachbarten Arbeitselektroden (5, 6).
  4. Anlage nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß jedem Arbeitselektrodenpaar (5, 6) vier Düsenbalken (8) zugeordnet sind, die jeweils paarweise die Ober- und Unterseite des Bandes (2) beaufschlagen.
  5. Anlage nach Anspruch 3 und 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Menge und/oder Druck des eingedüsten Elektrolyts zur Führung des Bandes (2) gegenüber den Arbeitselektroden (5, 6) einstellbar sind.
EP95250142A 1994-07-07 1995-06-14 Elektrolytisches Oberflächenbehandlungsverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Expired - Lifetime EP0695818B1 (de)

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EP0695818A1 true EP0695818A1 (de) 1996-02-07
EP0695818B1 EP0695818B1 (de) 1998-04-08

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