Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kontinuierlichen chemischen Entzundern von Metallband in einem Beizbecken, durch das das Metallband läuft.
Um die Beizgeschwindigkeit beim Beizen eines Metallbandes im Durchlauf durch eine Beize zu erhöhen, bestehen mehrere Möglichkeiten. So kann auf die Beizgeschwindigkeit sowohl über die Zusammensetzung des Beizmittels als auch über dessen Temperatur Einfluß genommen werden. Auch ist bekannt, die Oberflächenströmung der Beize am Band, die sich aus der Bewegung des Bandes ergibt, dadurch zu verstärken, daß an der Ein- und Auslaufseite des Beizbeckens Beizmittel ein und in der Beckenmitte abgeleitet wird. Um dabei eine gleichmäßige Beizintensität über die gesamte Oberfläche zu erhalten, ist es erforderlich, dem gesamten Beizbad eine gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit zu geben, was nur bei entsprechend großer Pumpenleistung möglich ist.
Aus der DD 266 813 A5 ist eine Beizeinrichtung bekannt, bei der das Band einen horizontal angeordneten geschlossenen Behandlungskanal in Längsrichtung durchläuft, der innerhalb eines den Behandlungskanal umschließenden, durch einen Deckel abgeschlossenen Behälters angeordnet ist, in welchen das den Behandlungskanal ein- bzw. auslaufseitig zugeführte Behandlungsmedium ableitbar ist. Zur Verbesserung der Beizqualität und Minimierung der Beizzeiten ist innerhalb des geschlossenen Behälters ein separater Behandlungskanal angeordnet, dem über ein- und auslaufseitig angeordnete Düsenbalken sowie zugeordnete Pumpen das Behandlungsmedium zugeführt wird. Allerdings ist auch hier die für die erzielbare Beizintensität erforderliche Pumpenleistung relativ hoch.
Aus der DE 40 31 234 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beizen eines Metallbandes bekannt, wobei das Metallband durch einen mit einer Behandlungsflüssigkeit gefüllten Behandlungsbehälter geführt und die Behandlungsflüssigkeit über Rohrleitungen und zumindest einen Umpumpbehälter im Kreislauf gefördert wird. Zur Verkürzung der Beizzeiten sowie zur Verbesserung der Qualität des Metallbandes wird dabei die Behandlungsflüssigkeit unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Behandlungsbehälter mittels Strahldüsen oberhalb und unterhalb des Metallbandes von beiden Längsseiten entgegengesetzt gerichtet unter einem spitzen Winkel gegen das Metallband gefördert. Auch hier erfordert die Erhöhung der Beizintensität eine relativ hohe Pumpenleistung.
Die DE 29 11 701 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Materialbahnen in einer Behandlungskammer. Dabei werden im Inneren der Behandlungskammer auf die beiden Materialbahnflächen aufeinanderfolgende, turbulente Ströme eines gasförmigen oder flüssigen Behandlungsmediums unter Druck in einem spitzen Winkel und entgegengesetzt der Bahndurchlaufrichtung gelenkt, derart, daß die Bahn behandelt und zugleich durch das sich bildende Mediumbett in einer etwa horizontalen Wegbahn durch die Behandlungskammer geführt wird. Die bekannte Vorrichtung weist hierzu mindestens eine obere und eine untere Reihe von Behandlungsdüsen auf, die länglich in einer Richtung senkrecht zur Durchlaufrichtung der Materialbahn ausgebildet sind. Jede der Düsen weist dabei einen auf die durchlaufende Materialbahn weisenden Längsschlitz auf, dessen Länge mindestens gleich der Materialbahnbreite ist, wobei die Düsen darauf ausgerichtet sind, einen turbulenten Mediumstron von den Schlitzen auf die Materialbahn in einem spitzen Winkel und in einer Richtung entgegen der Durchlaufrichtung der Materialbahn zu lenken.
Aus der AT 399 517 B ist schließlich ein Verfahren zum Beizen von Metallband bekannt, bei welchem das Metallband durch einen Behandlungsraum mit zumindest einem Einlaß und Auslaß für das durch den Behandlungsraum umgewälzte Behandlungsmedium geführt wird, wobei das Behandlungsmedium unter Druck in Form einer gerichteten und den Behandlungsraum ausfüllenden Strömung geführt und dabei der Druck und die Geschwindigkeit des Behandlungsmediums geändert werden. Um den Beizeffekt zu verbessern und die Beizzeit zu verkürzen, wird der Druck an der bzw. den Einlaßstellen zwischen 2 und 10 bar eingestellt und die Strömungsgeschwindigkeit an der Auslaßstelle zwischen 10 und 30 m/s gehalten. Ferner ist in der AT 399 517 B eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben, die dadurch gekennzeichnet ist, daß deren Auslaßöffnung in Form eines in Höhe des Metallbandes in den Seitenwandungen des Behandlungsraumes vorgesehenen umlaufenden Spaltes vorgesehen ist, der gleichermaßen als Einbring- und Austragsöffnung für das Metallband dient.
Neben dem voranstehend erläuterten Stand der Technik ist aus der EP 0 692 314 A2 ein.Verfahren bekannt, bei dessen Anwendung der Kontakt zwischen einem gewalzten Band und einer Flüssigkeit intensiviert wird. Zu diesem Zweck wird die Flüssigkeit unter Druck aus einem Vorrat zu einer schlitzförmig ausgebildeten Austrittsdüse und aus dieser austretend in einer energiereichen Strömung gegen das Band gefördert. Auf diese Weise wird die Flüssigkeit in einem geschlossenen Strahl mit einem sich über die Breite des Bandes erstreckenden und quer dazu relativ engem Strömungsprofil unter hoher Geschwindigkeit senkrecht gegen das Band ausgebracht, sodann in eine zum Bandlauf parallel gerichtete Strömung stetig umgelenkt, über eine Kontaktstrecke von vorgegebener Breite und Länge am Band entlang geleitet und schließlich vom Band wieder abgeführt.
Schließlich ist aus der EP 0 513 631 A1 eine Vorrichtung zum Kühlen eines in einem Walzwerk gewalzten Metallbandes bekannt, welche beidseitig des zu kühlenden Bandes angeordnete und gegen die ihr jeweils zugeordnete Oberfläche des Bandes gerichtete Düsen aufweist. Aus jeder dieser Düsen tritt ein Flüssigkeitsvollstrahl aus, der senkrecht auf das zu kühlende Band trifft. Im punktförmig ausgebildeten Auftreffpunkt zerteilt sich der Strahl und fließt in einer schießenden Strömung ab.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ausgehend von dem voranstehend erläuterten Stand der Technik eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit denen die Intensität beim Beizen bei vergleichsweise geringen Pumpenleistungen erhöht werden kann.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Becken eine untere und eine obere Gruppe von als Vollstrahldüsen ausgebildeten, senkrecht auf das Band gerichteten Flüssigkeitsdüsen für die Beize umfaßt, die jeweils einen auf das Metallband gerichteten Prallstrahl abgeben, welcher an seinem Auftreffpunkt einen Bereich mit schießender Strömung ausbildet, und daß die Flüssigkeitsdüsen in mehreren hintereinander angeordneten, quer zur Bandlaufrichtung verlaufenden Reihen angeordnet sind, wobei die Flüssigkeitsdüsen aufeinanderfolgender Reihen von Reihe zu Reihe quer zur Bandlaufrichtung gegeneinander versetzt sind.
In Bezug auf ein Verfahren der eingangs erläuterten Art wird die voranstehend genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Bandoberfläche mit einer Vielzahl von solchen senkrecht gegen die Bandoberfläche gerichteten und über sie verteilten Prallstrahlen beaufschlagt wird, daß sich rings um den Auftreffpunkt des jeweiligen Prallstrahls ein Bereich mit schießender Strömung bildet, wobei das Band auf seiner gesamten Breite gleichmäßig mit Beize beaufschlagt wird.
Bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung sind der Druck des aus den Düsen austretenden Vollstrahls und der Düsendurchmesser der Düsen jeweils derart auf den Abstand der Düsen von der Oberfläche des zu beaufschlagenden Bandes abgestimmt, daß rings um den Auftreffpunkt des Prallstrahls der einzelnen Flüssigkeitsdüsen ein Bereich mit schießender Strömung entsteht. Dabei sind die Flüssigkeitsdüsen, vorzugsweise regelmäßig, in mehreren hintereinanderliegenden und quer von Reihe zu Reihe zur Bandlaufrichtung verlaufenden Reihen angeordnet, wobei die Flüssigkeitsdüsen aufeinanderfolgender Reihen quer zur Bandlaufrichtung versetzt sind. Die Querversetzung der Flüssigkeitsdüsen in hintereinanderliegenden Reihen beträgt insbesondere einen halben Teilungsabstand benachbarter Prallstrahlen. Auf diese Art und Weise läßt sich mit zur Ausbildung der schießenden Strömung der Prallstrahlen ausreichendem, gegenseitigem Abstand der Düsen das Band auf seiner gesamten Breite gleichmäßig mit Beize beaufschlagen.
Bei dieser Lösung erzeugen die Prallstrahlen an der zu beizenden Metallbandoberfläche eine ungewöhnlich hohe Strömungsgeschwindigkeit und einen damit erhöhten Stoffaustausch, der eine hohe Beizintensität zur Folge hat. Die dafür erforderliche Pumpenleistung ist vergleichsweise gering, da nur ein verhältnismäßig kleines Volumen an Beize für die schießende Strömung benötigt wird. Die Besonderheit der "schießenden Strömung" besteht darin, daß ihre Geschwindigkeit größer ist als die Schwallgeschwindkeit (Einführung in die technische Strömungslehre von Prof. Dipl.-Ing. Wolfgang Kalide, Carl Hanser Verlag München Wien, 6. Auflage 1984, Seite 97/98).
Bei der Erfindung kann das Beizbecken mit Beizflüssigkeit so gefüllt sein, daß das zu beizende Band durch die Beizflüssigkeit gezogen wird. In diesem Fall durchstoßen die Prallstrahlen die das Band umgebende Flüssigkeit. Die schießende Strömung bildet sich dann auf dem Band jeweils unter der sie bedeckenden Flüssigkeitsschicht der Beize aus.
Vorzugsweise sind die Flüssigkeitsdüsen im Boden und Deckel des Beizbeckens ausgebildet.
Bei einem Beizbecken mit quer zur Bandlaufrichtung verlaufenden, rohrförmigen Elektroden für eine elektrolytische Bandbehandlung können in den Elektroden die Flüssigkeitsdüsen ausgebildet sein, wobei die rohrförmigen Elektroden als Zuleitung für die Beize zu den Flüssigkeitsdüsen dienen. Alternativ können bei einem Beizbecken mit in Bandlaufrichtung mit Abstand voneinander angeordneten und quer zur Bandlaufrichtung verlaufenden Elektroden für eine elektrolytische Bandbehandlung die Flüssigkeitsdüsen in in den Zwischenräumen zwischen den Elektroden angeordneten rohrförmigen Leisten ausgebildet sein, über die die Beize den Flüssigkeitsdüsen zuführbar ist.
Zur Abführung der über die Prallstrahlen zugeführten Beize sollten die in Bandlaufrichtung hintereinanderliegenden Reihen zwischen sich zu den Bandrändern führende Abströmkanäle bilden. Die Abströmung der Beize in diesen Kanälen kann nach einer weiteren Ausgestaltung dadurch begünstigt werden, daß eine unterstützende Strömung von den Bandrändern aus mittels den Abströmkanälen zugeordneten Düsen erzeugt wird.
Um unterschiedliche Beizintensitäten an der Ober- und Unterseite aber auch über die Breite erreichen zu können, können die Flüssigkeitsdüsen einzeln oder gruppenweise zu und abgeschaltet werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 verläuft ein Band 1 durch ein Beizbecken 2 mit einem Boden 2a und einem Deckel 2b. Sowohl im Boden 2a als auch im Deckel 2b sind Flüssigkeitsdüsen 3a, 3b mit gegen das Band 1 gerichteter Strahlrichtung ausgebildet. Die Düsen 3a, 3b werden über Zuleitungen 3c, 3d mit Beize gespeist. Nicht notwendigerweise aber vorzugsweise ist das Beizbecken 2 soweit mit Beizflüssigkeit gefüllt, daß das Band 1 darin eingetaucht ist. Durch das Eintauchen des Bandes 1 in die Beizflüssigkeit wird der Beizeffekt auf der Ober- und Unterseite des Bandes 1 vergleichmäßigt.
Jede der Düsen 3a, 3b ist als Vollstrahldüse entsprechend Figur 2 ausgebildet. Ein aus der Düse 3a, 3b unter hohem Druck, z. B. von 2 bis 10 bar austretender Vollstrahl 4 trifft als Prallstrahl senkrecht auf dem Band 1 auf. Am Auftreffpunkt bildet sich eine Stauzone SZ, von der radial eine schießende Strömung SS ausgeht, für die charakteristisch ist, daß sich an deren Ende eine Welle W bildet. Wesentlich für die Ausbildung der schießenden Strömung SS ist der Druck, mit dem die Düse 3a, 3b beaufschlagt wird, deren Austrittsdurchmesser, deren Abstand von der Oberfläche des Bandes 1 und die Dicke der sich auf der Oberfläche einstellenden Flüssigkeitsschicht. Je dicker die Flüssigkeitsschicht ist, desto größer muß der Druck und/oder der Düsenquerschnitt und/oder desto kleiner der Abstand sein.
Die Ausführungsbeispiele der Figuren 3 bis 5 zeigen verschiedene geometrische Anordnungen der einzelnen Flüssigkeitsdüsen. Allen Ausführungen ist gemeinsam, daß die Düsen in hintereinanderliegenden Reihen angeordnet sind, wobei die Bereiche schießender Strömung SS der Düsen einer jeden Reihe einander überlappen.
Während beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 die Mittelpunkte der Düsen einer jeden Reihe auf einer Linie senkrecht zur Bandlaufrichtung R liegen und von Reihe zu Reihe um einen halben Teilungsabstand benachbarter Düsen versetzt sind, liegen beim Ausführungsbeispiel der Figur 4 die Mittelpunkte hintereinanderliegender Düsen auf einer zur Bandlaufrichtung R leicht geneigten Linie. Außerdem liegen die Mittelpunkte der nebeneinanderliegenden Düsen ebenfalls auf einer gemeinsam geneigt zur Bandlaufrichtung verlaufenden Linie. Insbesondere durch die Neigung der Mittelpunktslinie hintereinanderliegender Düsen zur Bandlaufrichtung ergibt sich eine geometrische Versetzung der Düsen von Reihe zu Reihe in Bandlaufrichtung und damit eine gleichmäßigere Verteilung der Prallstrahlen der Bandoberfläche. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 5 ist darüberhinaus vorgesehen, daß die Mittelpunkte der Düsen hintereinanderliegender Reihen um einen halben Teilungsabstand benachbarter Reihen gegeneinander versetzt sind. Auch in diesem Fall können die Linien, auf denen die Mittelpunkte der Düsen jeder zweiten der hintereinanderliegenden Reihen liegen, leicht geneigt zur Bandlaufrichtung R sein.
Bei allen Ausführungsbeispielen ist zwischen den einzelnen Düsenreihen ein Abströmkanal A für den Beizmittelabfluß zu den Bandrändern hin freigelassen, wie durch die Pfeile zwischen den Düsenreihen angedeutet wird.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 6 sind den Abströmkanälen A seitlich neben dem Band 1 den Beizmittelabfluß fördernde, in die Abströmkanäle A hinein Beizmittel treibende Düsen vorgesehen.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 7 bis 9 sind oberhalb und unterhalb des Bandes 1 quer zur Bandlaufrichtung und mit Abstand von einem der in Bandlaufrichtung rohrförmige Elektroden EL angeordnet, in denen durch Pfeile (Fig. 8) bzw. konkret (Fig. 9) angedeutete Düsenöffnungen 3a, 3b ausgebildet sind. Die Beize wird über die rohrförmigen Elektroden EL den Düsenöffnungen 3a, 3b zugeführt.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 10 sind im Beizbecken 2 oberhalb und unterhalb des Bandes 1 mit Abstand voneinander in Bandlaufrichtung Elektroden E angeordnet. In den Zwischenräumen zwischen Elektroden E sind rohrförmige Leisten L angeordnet, in denen durch Pfeile angedeutete Düsenöffnungen 3a, 3b ausgebildet sind, denen über die rohrförmigen Leisten L die Beize zugeführt wird.
Bei beiden Ausführungsbeispielen der Figuren 7 bis 10 lassen sich also die Düsenöffnungen 3a, 3b, über die die Prallstrahlen das Band 1 beaufschlagen, platzsparend unterbringen.