УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЛОС ЖИДКОСТЯМИ Российский патент 2002 года по МПК C23G3/02 C23F1/08 

Изобретение относится к устройству для поверхностной обработки полос жидкостями, в частности, для травления прокатанных металлических полос в емкостях, имеющих форму лотка, в частности закрытых крышкой.

Из уровня техники известны такие установки для обработки. например, травлением в ваннах с жидкостью, глубиной, примерно. от 100 до 200 мм и обычно, приблизительно, от 10 м до 40 м длины на отдельную ванну. Так как на скорость реакции в обрабатывающей среде на подлежащей обработке поверхности изделия, имеющего форму полосы, можно воздействовать положительно, уменьшая пограничный слой жидкости на поверхности полосы, существует тенденция к уменьшению глубины ванны, вследствие чего возникает - благодаря более высокому числу Рейнольда - более высокая турбуленция ванны и из-за более высокого срезающего действия уменьшение пограничного слоя жидкости.

Однако средняя глубина ванны может быть уменьшена при свободной поверхности ванны обработки только до нижней границы ванны, обусловленной максимальной скоростью полосы в ванне. Вследствие проскальзывания перемещающейся полосы обрабатывающая среда захватывается в ванне обработки и увлекается в направлении перемещения полосы. Возникает зеркало ванны, расположенное под углом, с, соответственно, большей глубиной ванны на выходе полосы из ванны обработки и, соответственно, меньшей глубиной на входе полосы в ванну обработки. При более высоких скоростях (например, при средней глубине ванны, равной 200 мм, и длине ванны - 20 м при скорости полосы выше, примерно, 200 м/мин) возникает холостое нагнетание в зоне входа полосы в ванну обработки, вследствие чего значительно укорачивается длина погружения полосы в обрабатывающую среду, и, вследствие этого длина ванны используется не полностью, поэтому для предотвращения холостого нагнетания, необходимо поднять средний уровень ванны. В связи с этим задают границу производительности ванны обработки со свободной поверхностью, исходя из оптимального соотношения между сокращением длины ванны травления из-за проскальзывания и более низким эффектом травления за счет большей средней глубины ванны.

Известными средствами для достижения меньшей средней глубины ванны при высоких скоростях является выполнение закрытого канала обработки, поэтому глубина ванны фиксирована высотой канала обработки. Для предотвращения холостого нагнетания в канале обработки следует гидродинамически уплотнить выход полосы из канала обработки с помощью способа, описанного, например, в ЕР 0655519 A1, от давления подпора при эффекте проскальзывания. Гидродинамическое уплотнение требует высоких затрат энергии, которую, по сравнению с ваннами обработки со свободной поверхностью, нужно подводить дополнительно. Вследствие высокого давления нагнетания путем уплотнения канала обработки на выходе полосы требующийся подвод свежей обрабатывающей среды дополнительно затрудняется, что связано с высокими затратами энергии.

Выполнение канала закрытым уменьшает испарение обрабатывающей среды и поэтому позволяет снизить затраты энергии для поддержания температуры обработки. Однако это не создает преимущества. в особенности, в установках для травления, в которых кислота снова регенерируется в дополнительных устройствах под действием термодиссоциации, поскольку количество жидкости, не испарившейся в обрабатывающей емкости, значительно повышает затраты энергии на регенерацию.

Кроме того, известно устройство для химической или электрохимической обработки полос в нагретой жидкой среде, в частности установка для травления в имеющем форму лотка накрытой крышкой емкости, в которой над полосой размешен погруженный в жидкость полый элемент (ЕР 0058216. кл. С 23 G 3/02, 1982).

Задачей изобретения является повышение границы производительности ванны обработки со свободной поверхностью таким образом, чтобы исключить недостатки закрытого канала обработки.

Решение этой задачи осуществляется за счет того, что выше полосы, погруженной в жидкость, размещена плита, погруженная в жидкость и направленная, приблизительно, параллельно полосе, с разделением ванны на зону обработки под плитой и зону обратного потока для жидкости, в частности травильное средство выше плиты.

Согласно предпочтительной форме выполнения плита проходит, приблизительно, по всей длине ванны обработки и только в начале и в конце ванны имеются промежутки между плитой и стенкой ванны или отверстия в плите для протекания жидкости, в частности травильного средства от нижней зоны обработки в верхнюю зону потока и наоборот.

Согласно еще одному предпочтительному выполнения плита состоит из нескольких плит, расположенных друг за другом, и между плитами имеются проходы для протекания жидкости, в частности травильного средства от нижней зоны обработки в верхнюю зону обработки и наоборот.

Кроме того, является предпочтительным, чтобы плита имела отверстия для цикуляции травильного средства между нижней зоной обработки и верхней зоной обратного потока; плита может иметь в поперечном сечении V-образную форму; на стороне, обращенной к потоку, плита может иметь ребра; по боковым сторонам ванны могут иметься отверстия для подвода жидкости, в частности травильного средства, и сопла для ее подвода в камеру обработки ниже плиты; в дне ванны могут иметься отверстия для подвода жидкости, в частности травильного средства ниже полосы; сопла могут быть направлены под углом против направления перемещения полосы, плита может быть закреплена на крышке ванны таким образом, что при открывании крышки она имеет возможность подниматься вместе с ней и плита имеет возможность отклоняться в креплении в известных границах для предотвращения сталкивания с полосой.

Благодаря этому в ванны для обработки создается улучшенный обратный поток образующей затор обрабатывающей жидкости от зоны выхода полосы ко входу полосы, вследствие чего уменьшается высота подпора в зоне выхода полосы и поэтому может быть уменьшена глубина ванны. Другим преимуществом согласно изобретению является то, что благодаря плите образуется канал обработки с меньшей глубиной ванны, причем одновременно остается свободной поверхность обрабатывающей среды, а эффект проскальзывания полосы используется для того, чтобы целенаправленно использовать циркуляцию и перемешивание обрабатывающей среды в ванне обработки.

Особенно благоприятный эффект достигается в том случае. когда плита проходит, приблизительно, по всей длине ванны обработки, и только в начале и в конце ванны между плитой и стенкой ванны или в плите имеются отверстия, через которые жидкость, в частности травильное средство, может течь от нижней зоны обработки в верхнюю зону обратного потока и наоборот. Таким образом, обрабатывающая жидкость полностью пропускается от зоны выхода полосы вплоть до зоны входа полосы.

В случае более длинных ванн обработки является предпочтительным, если плита состоит из нескольких отдельных плит, расположенных друг за другом, а между плитами имеются промежутки, через которые жидкость, в частности травильное средство может протекать от нижней зоны обработки в верхнюю зону обратного потока и наоборот. Благодаря этому, с одной стороны, достигается циркуляция обрабатывающей жидкости в частичных зонах ванны обработки, а, с другой стороны, при опорожнении ванны обрабатывающая жидкость лучше сливается. Такой же эффект может достигаться в том случае, если плита имеет отверстия, через которые жидкость, в частности, травильное средство может циркулировать между нижней зоной обработки и верхней зоной обратного потока.

Особенно хороший эффект достигается, если плита в поперечном сечении выполнена с V-образной формой, за счет чего может предотвращаться плоский контакт с плоскими полосами и улучшается слив обрабатывающей жидкости при опорожнении.

Особенно благоприятный эффект достигается в том случае, если плита имеет на стороне, обращенной к полосе, поперечные ребра, которые, с одной стороны, затормаживают поток за счет эффекта проскальзывания, а с другой стороны, создают повышенную турбуленцию в ванне обработки.

Разделение в зоне обработки и зоне обратного потока может, предпочтительно, использоваться для целенаправленного подвода свежей обрабатывающей жидкости, когда обрабатывающая жидкость, в частности травильное средство, подводится через отверстия по сторонам ванны и вводится в камеру обработки под плитой с сопловым эффектом, или жидкость, в частности травильное средство, подводится ниже полосы через дно ванны, сопловой ввод осуществляется, предпочтительно, в зоне входа полосы таким образом, что свежая обрабатывающая жидкость, прежде чем она начнет рециркулировать в ванне обработки через образованную плитой зону обратного потока, сначала направляется вдоль полосы.

Особенно благоприятное выполнение сопловой подачи получается, если сопло направлено под углом к направлению перемещения полосы. Это способствует уменьшению эффекта проскальзывания полосы и. поэтому, приводит к дальнейшему уменьшению скоростного напора в зоне выхода полосы.

Предпочтительное выполнение устройства согласно изобретению получается в том случае, если плита закреплена на крышке ванны обработки и при открывании крышки поднимается вместе с ней. причем, предподчтительно, чтобы плита могла в известных границах отклоняться в направлении вверх для того, чтобы избежать столкновения с полосой.

Ниже изобретение поясняется на примере выполнения, представленном на чертежах, причем на фиг. 1 показана травильная секция согласно изобретению, фиг. 2 - разрез травильной секции. показанной на фиг.1, фиг. 3 - вид сверху на травильную секцию. показанную на фиг. 1. фиг.4 - вариант вида сверху. Фиг. 5 - вариант поперечного сечения травильной секции, показанной на фиг. 1 и фиг. 6- вариант плиты с поперечными ребрами. Установка на фигурах чертежей изображена очень упрощенно, лишь для того, чтобы пояснить принцип.

На фиг. 1 дана примерная схема травильной секции с относящимися к ней трубопроводами, насосами, теплообменником и циркуляционной емкостью. Обрабатываемая полоса 1 направляется в травильную секцию через прижимаемые друг к другу валки 2, погружается в ванну 3 с жидкостью и снова выходит из ванны на другом конце травильной секции через прижимаемые валки 4. Обрабатывающая жидкость 5 подводится из циркуляционной емкости 6 по трубопроводам 7, через насос в и теплообменник 9, через отверстия 10 в дне и отверстия 11 в боковой стенке в ванну 3 с жидкостью и отводится через переливную кромку 12а на входе и 12b - на выходе травильной секции в сборную емкость 13a, 13b, оттуда через трубопроводы 14a, 14b поступает в циркуляционную емкость 6. Отверстия 10 в дне проходят наклонно против направления 15 перемещения полосы 1 для оказания противодействия потоку вследствие эффекта проскальзывания. В ванне 3 с жидкостью расположена плита 16, согласно изобретению выполненная в варианте, показанном на чертеже в виде сплошной плиты. Стрелки 17 означают поток вокруг плиты 16, вызванный эффектом проскальзывания полосы 1.

На фиг.2 показан разрез а-а травильной секции, представленной на фиг. 1. Уровень жидкости обозначен позицией 18. Отверстия 11 в боковой стенке расположены таким образом, чтобы обрабатывающая жидкость 5 поступала в полость между плитой 16 и полосой 1. Плита 16 закреплена держателями 19 на крышке 20 и сбоку накладывается на поддерживающие выступы 21.

На фиг.3 показан вид сверху на травильную секцию, представленную на фиг. 1, причем крышка травильной секции и полоса в зоне ванны 3 с жидкостью на чертеже не показаны, на этой фигуре плита 22 представлена в варианте выполнения в виде перфорированной плиты. Отверстия 11 в боковой стенке направлены наклонно к направлению 15 перемещения полосы для противодействия потоку, создаваемому проскальзыванием полосы.

На фиг.4. аналогично фиг. 3 показан вид сверху на травильную секцию, по форме выполнения на фиг.1. но с прерывистой плитой 23.

На фиг. 5, аналогично фиг. 2. показан разрез а-а травильной секции, представленной на фиг. 1. но в варианте выполнения в виде V-образной плиты 24.

На Фиг. 6 показан вырез травильной секции с полосой 1, прижимаемыми друг к другу валками, 4, а также плитой 16. Плита 16 здесь имеет поперечные ребра 25, затормаживающие поток, за счет которого создается повышенная турбуленция и благодаря этому повышенный эффект травления.

В заявке описывается установка для травления, но изобретение может применяться и в других способах, в которых полоса с высокой скоростью перемещается через ванну с обрабатывающей жидкостью.

Изобретение относится к устройству для поверхностной обработки полос жидкостями, в частности для травления прокатанных металлических полос в имеющей форму лотка накрытой крышкой ванне. Выше полосы расположена плита, погруженная в жидкость, в частности в травильное средство, направленная приблизительно параллельно полосе. Ванна обработки разделена на зону обработки под плитой и зону обратного потока для жидкости, в частности травильного средства выше плиты. Устройство позволяет повысить границы производительности ванны и исключить недостатки закрытого канала обработки. 10 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для поверхностной обработки полос жидкостями, в частности для травления прокатанных металлических полос в имеющей форму лотка накрытой крышкой ванне, отличающееся тем, что выше полосы размещена плита, погруженная в жидкость, в частности в травильное средство, и направленная приблизительно параллельно полосе с разделением ванны на зону обработки под плитой и зону обратного потока для жидкости, в частности травильного средства выше плиты. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что плита проходит приблизительно по всей длине ванны обработки и только в начале и в конце ванны имеются промежутки между плитой и стенкой ванны или отверстия в плите для протекания жидкости, в частности травильного средства, от нижней зоны обработки в верхнюю зону обратного потока и наоборот. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что плита состоит из нескольких отдельных плит, расположенных друг за другом, и между плитами имеются проходы для протекания жидкости, в частности травильного средства, от нижней зоны обработки в верхнюю зону обратного потока и наоборот. 4. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что плита имеет отверстия для циркуляции травильного средства между нижней зоной обработки и верхней зоной обратного потока. 5. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что в поперечном сечении плита выполнена V-образной. 6. Устройство по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что на стороне, обращенной к полосе, плита имеет ребра. 7. Устройство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что по боковым сторонам ванны имеются отверстия для подвода жидкости, в частности травильного средства, и сопла для ее подачи в зону обработки ниже плиты. 8. Устройство по любому из пп. 1-7, отличающееся тем, что в дне ванны имеются отверстия для подвода жидкости, в частности травильного средства, в зону обработки ниже плиты. 9. Устройство по п. 7 или 8, отличающееся тем, что сопла направлены под углом против направления перемещения ленты. 10. Устройство по любому из пп. 1-9, отличающееся тем, что плита закреплена на крышке ванны таким образом, что при открывании крышки она имеет возможность подниматься вместе с ней. 11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что плита имеет возможность отклоняться в креплении в известных границах для предотвращения сталкивания с полосой.