專利名稱：金屬板條的電解酸洗方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬板條、特別是不銹鋼板條和由鈦、鋁或鎳制成的板條的電解酸洗方法和裝置，其中電流間接通過(guò)板條傳導(dǎo)，即在板條和電極之間沒(méi)有導(dǎo)電接觸。
在冷軋不銹鋼板條的常規(guī)酸洗工廠中，使用所謂的“中性電解質(zhì)”法。這里，在板條中間接感應(yīng)電壓。這意味著在導(dǎo)體軋輥和板條之間沒(méi)有接觸點(diǎn)。該方法的另一優(yōu)點(diǎn)是，陽(yáng)極和陰極完全覆蓋著電解質(zhì)并垂直安裝，即所用的電解池是溢流的并水平放置。此外，從專利AT-PS 373 922中得知板條電極鍍鋅的方法。在該方法中，電極垂直安裝。將電解液送入陽(yáng)極和板條之間的間隙中。在板條中直接感應(yīng)電壓--陽(yáng)極采用導(dǎo)體軋輥形式。
此外，從專利US 4363709中得知在較高電流密度下進(jìn)行板條的酸洗。該專利提到的電流密度為40-60A/dm2，但沒(méi)有給出在合理電壓范圍內(nèi)(＝低于40伏)的大規(guī)模工廠中實(shí)現(xiàn)該條件的設(shè)備細(xì)節(jié)。
本發(fā)明的特征在于，板條在加工過(guò)程中垂直運(yùn)行，即陽(yáng)極和陰極垂直安裝，將電解液送入板條和電極之間。由于電解池垂直布置，因此節(jié)省空間。所需的空間大約為2m，而常規(guī)設(shè)備所需的空間為8m。此外，因?yàn)闆](méi)有垂掛，所以達(dá)到良好的板條導(dǎo)向。
本發(fā)明另一有利設(shè)計(jì)的特征在于，改變陽(yáng)極和陰極之間的間隔，以適合板條的尺寸。對(duì)于不同的板條尺寸，這確保了在最低電壓下達(dá)到最大電流量。如果陽(yáng)極和陰極相互接近安裝，那么存在直流電流。另一方面，該間隔越大，在板條中產(chǎn)生的壓降就越大。自然，該壓降與板條截面有關(guān)。因此，每個(gè)板條大小有一個(gè)最佳間隔。
本發(fā)明適宜結(jié)構(gòu)的特征在于，控制送入電極和板條之間間隙的電解質(zhì)的量。這樣，恰好在電極之間的中央板條可以是液壓穩(wěn)定的。因此，電極和板條之間的間隔可以減至最小。
本發(fā)明一個(gè)適宜變體的特征在于，具體設(shè)定電解質(zhì)的溫度、濃度和負(fù)荷密度(每單位面積的庫(kù)侖數(shù))，以適合待酸洗的板條。這樣，對(duì)于每個(gè)板條大小，酸洗條件可以設(shè)定在最佳設(shè)備速度、最佳處理時(shí)間、最佳規(guī)模類型等。
本發(fā)明一個(gè)有利結(jié)構(gòu)的特征在于，改變電極和板條之間的間隙。這樣，可以容易地使間隔適應(yīng)板條的波痕。
本發(fā)明另一適宜設(shè)計(jì)的特征在于，測(cè)量板條波痕，將電極移開板條，以便避免板條和電極之間的接觸。這消除了引起短路的板條和電極之間接觸的風(fēng)險(xiǎn)。
本發(fā)明也涉及金屬板條、特別是不銹鋼板條和由鈦、鋁或鎳制成的板條的電解酸洗裝置，在此電流間接傳導(dǎo)通過(guò)板條，即在板條和電極之間沒(méi)有導(dǎo)電接觸。其特征在于，板條在加工過(guò)程中垂直運(yùn)行，并且在電極和板條之間有一個(gè)垂直的間隙，電解液送入該間隙中。由于電解池垂直放置，因此節(jié)省空間。與常規(guī)設(shè)備所需的8m空間相比，所需的空間大約為2m。此外，因?yàn)闆](méi)有垂掛，所以達(dá)到良好的板條導(dǎo)向。
本發(fā)明另一適宜設(shè)計(jì)的特征在于，陽(yáng)極和陰極按板條運(yùn)行方向偏置布置放置，即板條或者在兩個(gè)相對(duì)安裝的陽(yáng)極之間運(yùn)行，或者在兩個(gè)相對(duì)安裝的陰極之間運(yùn)行。這使得在板條末端電流均勻流動(dòng)，因此達(dá)到均勻酸洗。
本發(fā)明一個(gè)有利結(jié)構(gòu)的特征在于，陽(yáng)極表面或整個(gè)陽(yáng)極最好由鉛或鉛合金、氧化銥或石墨制成。構(gòu)成陽(yáng)極的材料在電解質(zhì)陰離子的陰離子侵蝕面前產(chǎn)生化學(xué)鈍化。鉛最好與硫酸根離子(SO42-)和氧化銥以及硫酸根離子和/氯離子(Cl-)一起使用。此外，石墨也可以與不同陰離子或其混合物一起使用。
本發(fā)明一個(gè)有利變體的特征在于，為電解質(zhì)進(jìn)料提供一個(gè)控制裝置，其中為在板條和電極之間的各液體流道單獨(dú)提供控制裝置。另一方面，按照該布置，可以調(diào)整電流以適合板條的寬度，也可以對(duì)于不同的寬度設(shè)定至最佳水平。根據(jù)產(chǎn)生的液壓板條導(dǎo)向，可以在電極之間小心地引導(dǎo)板條。常規(guī)設(shè)備通常每個(gè)電解池需要兩個(gè)整流器，板條下端需要一個(gè)，上端需要一個(gè)。在本發(fā)明的電解池中，一個(gè)電解池或幾個(gè)電解池可以安裝一個(gè)整流器。由于通過(guò)控制送入的電解質(zhì)的量可能造成液壓板條導(dǎo)向，因此，如果板條上端的尺寸大于下端，那么例如上端可以被推動(dòng)更接近電極，因此酸洗強(qiáng)度更大。
本發(fā)明適宜結(jié)構(gòu)的特征在于，提供一個(gè)裝置，以設(shè)定和控制陽(yáng)極和陰極之間的間隔。陽(yáng)極和陰極之間的可調(diào)間隔允許進(jìn)行電流的調(diào)整，結(jié)果降低能源成本。
本發(fā)明另一有利設(shè)計(jì)的特征在于，提供一個(gè)裝置，以設(shè)定板條和電極之間的間隙。使用該裝置，可以容易地使間隙適應(yīng)板條的波痕。
本發(fā)明一個(gè)適宜變體的特征在于，提供一個(gè)與電極設(shè)定裝置連接的裝置，以探測(cè)板條波痕。這樣可避免導(dǎo)致短路的板條和電極之間的接觸。工作實(shí)施例建造一個(gè)試驗(yàn)性設(shè)備，以便檢驗(yàn)本方法。設(shè)備布置含有一個(gè)開卷機(jī)(a)和一個(gè)卷取機(jī)(b)，能夠以60m/min的速度牽引板條通過(guò)處理設(shè)備。處理設(shè)備包括化學(xué)脫脂(c)，以清洗潤(rùn)滑板條和電解池(d)。電解池連接4個(gè)整流器(e)。每個(gè)整流器的最大額定值為3000A/32V。選擇電極的布置，使得只有一對(duì)陽(yáng)極(f)和陰極(g)連接一個(gè)整流器。手工設(shè)定電極之間的間隔。
用該設(shè)備布置處理退火的冷軋不銹鋼板條卷料。材料 IASI 304厚度 0.5mm寬度 320mm卷料重量 1000kg整流器輸出以大約50m/min的恒定設(shè)備速度增加。在6000A(4×1500A)的輸入功率下，板條完全無(wú)鱗。電流密度為8000A時(shí)，板條表面顯示出亮度增加。電流密度為大約200A/dm2時(shí)，電解池中沒(méi)有電解質(zhì)過(guò)熱的問(wèn)題，在這些地方也沒(méi)有板條過(guò)熱或排氣不足的問(wèn)題。在這些試驗(yàn)分析中，也測(cè)定輸入功率的均勻性。這通過(guò)測(cè)定亮度和顏色來(lái)達(dá)到。這些試驗(yàn)表明，波動(dòng)不高于原始材料。具有較重鱗片的板條邊緣也完全除鱗。
下面在實(shí)施例中參考附圖描述本發(fā)明，

圖1顯示使用天然電解質(zhì)的常規(guī)酸洗設(shè)備，圖2顯示本發(fā)明方法的設(shè)備，而圖3說(shuō)明本發(fā)明的電解池。
圖1顯示現(xiàn)有技術(shù)的酸洗槽1。引導(dǎo)金屬板條2通過(guò)陰極4和陽(yáng)極5之間的電解質(zhì)3(例如Na2SO4)。電極和板條之間的間隔通常為大約70-150mm，板條通常顯示出一定量的垂掛，這可以通過(guò)例如在設(shè)備中央插入托輥來(lái)減少。泵7將電解質(zhì)3通過(guò)管道6送入酸洗槽1中，然后通過(guò)管道8排放，排入例如貯料槽9中，然后電解質(zhì)3從貯料槽9再循環(huán)。
圖2顯示具有開卷機(jī)11和卷取機(jī)18的設(shè)備，開卷機(jī)和卷取機(jī)使得可以以高至60m/min的速度牽引板條通過(guò)處理設(shè)備。處理設(shè)備包括化學(xué)脫脂12，以清洗潤(rùn)滑板條和電解池13。該電解池連接4個(gè)整流器(e)。每個(gè)整流器的最大額定值為3000A/32V。選擇電極15、16的布置，使得只有一對(duì)陽(yáng)極(15)和陰極(16)連接一個(gè)整流器。這里，板條2偏向軋輥14、14’。
圖3顯示本發(fā)明的電解池。例如為不銹鋼的金屬板條2送入電極15、16之間的間隙中。每對(duì)陽(yáng)極(15)和陰極(16)連接一個(gè)整流器19。電極、例如陰極16可以沿標(biāo)記的方向20移動(dòng)，因此可調(diào)整陽(yáng)極15和陰極16之間的間隔。這允許電功率的最佳使用。泵7也通過(guò)管道6與為此提供的管道21、21’、21”和21’”運(yùn)送電解質(zhì)，然后將電解質(zhì)3送入電極15、16和板條2之間的間隙24、24’、24”和24’”中。通過(guò)控制裝置22、22’、22”和22’”，可以將送入電解質(zhì)的量調(diào)至所需條件。電解質(zhì)3在電極之間通過(guò)后，在電解池13的下游工段23收集，然后送回泵7中。
新電解池產(chǎn)生的性能高于常規(guī)電解池。由于壓降較小，因此以同樣的輸入電能，更多的電流可以通過(guò)板條傳導(dǎo)。然而同時(shí)，設(shè)計(jì)新電解池的流動(dòng)機(jī)制，使得達(dá)到非常高的質(zhì)量和熱轉(zhuǎn)移值。這是由電極和板條之間的小間隙以及板條運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的高度湍流引起的，即非常有效地從反應(yīng)區(qū)帶走溶解的金屬和熱。與現(xiàn)有技術(shù)的溢流電解池(參見圖1)相比，本發(fā)明電解池的主要優(yōu)點(diǎn)在于板條導(dǎo)向更好，質(zhì)量和熱轉(zhuǎn)移水平更高，這使得酸洗性能更好。常規(guī)電解池中整流器的額定值為11000A(2×5500)。根據(jù)電極和板條之間的間隔(大約50-150mm)，壓降為25-40V。本發(fā)明電解池在大約17V下，可以將50000A轉(zhuǎn)移到板條上。
本發(fā)明不限于所述的結(jié)構(gòu)。相反，可以用同樣方式使用所有已知的電極布線和布置變體，諸如適當(dāng)?shù)臉O化或縮短陽(yáng)極而加長(zhǎng)陰極，以加強(qiáng)化學(xué)處理等。
權(quán)利要求
1.金屬板條(特別是不銹鋼板條和由鈦、鋁或鎳制成的板條)的電解酸洗方法，其中電流間接通過(guò)板條傳導(dǎo)，即在板條和電極之間沒(méi)有導(dǎo)電接觸，其特征在于，板條在加工過(guò)程中垂直運(yùn)行，將電解液送入板條和電極之間。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，改變陽(yáng)極和陰極之間的間隔，以適合板條的大小。
3.按照權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，控制送入電極和板條之間間隙中的電解質(zhì)的量。
4.按照權(quán)利要求1-3其中之一的方法，其特征在于，具體設(shè)定溫度以適合待酸洗的板條。
5.按照權(quán)利要求4的方法，其特征在于，電解質(zhì)的溫度設(shè)定為20-85℃，最好低于70℃。
6.按照權(quán)利要求1-5其中之一的方法，其特征在于，具體設(shè)定電解質(zhì)的濃度以適合待酸洗的板條。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其特征在于，電解質(zhì)中Na2SO4的濃度為100-350g/l，最好為大約150g/l。
8.按照權(quán)利要求1-7其中之一的方法，其特征在于，具體設(shè)定負(fù)荷密度(每單位面積庫(kù)侖數(shù))以適合待酸洗的板條。
9.按照權(quán)利要求1-8其中之一的方法，其特征在于，負(fù)荷密度等于20-250A/dm2，例如鉛陽(yáng)極大約為130A/dm2，而銥陽(yáng)極為大約180A/dm2。
10.按照權(quán)利要求1-9其中之一的方法，其特征在于，改變電極和板條之間的間隙。
11.按照權(quán)利要求10的方法，其特征在于，測(cè)量板條的波痕并將電極移開板條，以避免板條和電極的任何接觸。
12.金屬板條(特別是不銹鋼板條和由鈦、鋁或鎳制成的板條)的電解酸洗方法，其中電流間接通過(guò)板條傳導(dǎo)，即在板條和電極之間沒(méi)有導(dǎo)電接觸，其特征在于，板條加工過(guò)程中垂直運(yùn)行，在電極和板條之間有一垂直的間隙，而將電解液送入該間隙中。
13.按照權(quán)利要求12的方法，其特征在于，陽(yáng)極和陰極按相互偏置的布置放置。
14.按照權(quán)利要求12或13的方法，其特征在于，陽(yáng)極表面或整個(gè)陽(yáng)極最好由鉛或鉛合金、氧化銥或石墨制成。
15.按照權(quán)利要求12-14其中之一的方法，其特征在于，給電解質(zhì)進(jìn)料提供一個(gè)控制裝置。
16.按照權(quán)利要求15的方法，其特征在于，分別為板條和電極之間的各液體流道提供控制裝置。
17.按照權(quán)利要求12-16其中之一的方法，其特征在于，提供一個(gè)裝置以設(shè)定和控制陽(yáng)極和陰極之間的間隔。
18.按照權(quán)利要求12-17其中之一的方法，其特征在于，提供一個(gè)裝置以設(shè)定板條和電極之間的間隙。
19.按照權(quán)利要求18的方法，其特征在于，提供一個(gè)與電極設(shè)定裝置連接的裝置，以檢測(cè)板條的波痕。
20.按照權(quán)利要求12-19其中之一的方法，其特征在于，電極和板條相互的間隔為5-15mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及金屬板條(特別是不銹鋼板條和由鈦、鋁或鎳制成的板條)的電解酸洗方法,其中電流間接通過(guò)板條傳導(dǎo),即在板條和電極之間沒(méi)有導(dǎo)電接觸。其特征在于,板條加工過(guò)程中垂直運(yùn)行,將電解液送入板條和電極之間。本發(fā)明也涉及實(shí)施本方法的裝置。
文檔編號(hào)C25F3/00GK1192488SQ9712157
公開日1998年9月9日 申請(qǐng)日期1997年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月25日
發(fā)明者W·卡納, J·斯塔克維克 申請(qǐng)人:安德里茨-專利管理有限公司