Elektrolytische Durchlaufanlagen können den Verbrauch an Chemikalien und Wasser bei der Draht-Beschichtung erheblich reduzieren. Außerdem ergeben sich höhere Zieh-Geschwindigkeiten bei weniger Ziehstein-Verschleiß und einem verringerten Wartungs- und Bedienaufwand. Gleichzeitig steigt die Oberflächen-Qualität. Das technisch wie betriebswirtschaftlich interessante Verfahren lässt sich auch nachrüsten. Die Kosten sind binnen weniger Monate amortisiert.
05.11.2009 - Die Behandlung erfolgt kontinuierlich „inline“ mit einer mechanischen Vorentzunderung bei Walzdrähten vom Coil oder nach einer Patentierung über Beize, chemisch oder elektrolytisch, elektrolytischer Phosphatierung, Beschichtung und Trockner bis zum Aufwickler-System. Die direkte Verknüpfung dieser Behandlung inline mit einer Ziehmaschine optimiert dieses neue System sowohl mit Blick auf den Handling-, Wartungs-, Bedienungs- und Service-Aufwand als auch den Chemikalien-Einsatz und damit die Kosten.
Durch die Anlagentechnik und eingesetzte Chemie ergeben sich folgende Vorteile:
– geringere Investitions- und Betriebskosten
– bessere Oberflächenqualität
– weniger Bedienungs-/Wartungs-Aufwand
– geringerer Chemikalien-Bedarf
– weniger Abwasser- and Reststoffanfall
– höhere Produktivität und Verfügbarkeit
– geringerer Platzbedarf
– einfache Nachrüstung bestehender Anlagen
Die Entfernung des Zunders von der Drahtoberfläche erfolgt elektrolytisch in einer verdünnten, rund 50 °C warmen Schwefelsäure. Aufgrund der vorgegebenen Drahtparameter, Durchmesser und Geschwindigkeit wird über das installierte PLC-System die Stromstärke für den Einzeldraht automatisch geregelt. Zusätzlich kann nach dem Ablaufsystem beim Einsatz von Walzdrähten ein Zunderbrecher eingesetzt werden. Dieser entfernt einen Großteil des Zunders vor der elektrolytischen Beize von der Drahtoberfläche.
Bestands-Anlagen einfach nachrüsten
Der Draht wird durch getrennte Einzelkammern geführt und dort mit Schwefelsäure beaufschlagt. Kommt es zu einem Stillstand des Drahtes, beispielsweise durch Wechsel des Ziehsteins, werden Stromzufuhr und Säureaufgabe in die jeweilige Kammer sofort unterbrochen. Damit wird gewährleistet, dass der Draht nicht überbeizt wird.
Danach gelangt der Draht in die elektrolytische Ca-Phosphatierung. Grundsätzlich können auch Zn-Phosphatschichten abgeschiedenen werden. Jedoch neigt die Zn-Phosphatier-Lösung wie schon in den Tauchanlagen zur Bildung von Ablagerungen, die dann mechanisch entfernt werden müssen. Dieses Problem tritt bei der Ca-Phosphatierung nicht auf. Daher wird auf Basis der vorliegen Betriebserfahrung ausschließlich die elektrolytische Calcium-Phosphatierung als am besten geeignet eingesetzt.
Inline mit Glühöfen wird die Durchlauf-Geschwindigkeit des Drahtes der Ofengeschwindigkeit angepasst und liegt im Bereich DV 50 bis DV160. Bei Ziehmaschinen erfolgt die Anpassung an die Einlaufgeschwindigkeit der Ziehmaschine von 30 bis 300 m/min. Die Stromstärke wird wie im Beizteil geregelt über die Drahtparameter Durchmesser, Geschwindigkeit s zusätzlich durch das geforderte Schichtgewicht. Auf Basis dieser Daten wird die erforderliche Stromstärke berechnet und dem jeweiligen Draht zugeführt. Die Behandlungszeiten liegen zwischen 2 und 5 s.
Zur Verbesserung des nachfolgenden Zieh- oder Verformungs-Prozesses wird der Draht mit einem Trägersalz oder einem Schmierstoff versehen. Druckluft-betriebene Rückblasdüsen reduzieren den Verbrauch durch Verschleppung von Lösung. Eine Senkung des Frischwasser-Verbrauches und damit des Abwasser-Anfalls sind das Ergebnis.
Wasserverbrauch gesenkt
Neben den technischen und qualitativen Vorteilen, hat der beschriebene elektrolytische Prozess auch wesentliche Vorteile hinsichtlich Investitions- und Betriebskosten, sodass auch die Kosten einer Nachrüstung innerhalb weniger Monate durch die geringeren Betriebskosten kompensiert werden. Dies gilt sowohl für die elektrolytische Zn- als auch die Ca-Phosphatierung, wobei jedoch die Vorteile letzterer überwiegen.
Günstigere Betriebskosten
Durch den Einsatz der elektrolytischen Durchlaufanlagen bei der Behandlung von Walz- und Vorzugsdrähten, werden der Chemikalien- und Frischwasser-Verbrauch reduziert und damit Ressourcen geschützt und es fallen weniger belastete Abwässer und Abfalllösungen an, wodurch die Umwelt entlastet wird.
Nach den erfolgreichen Pilotversuchen in einem Drahtwerk in den Jahren 2005/2006 wurde 2007 die erste Multi-Drahtanlage mit 15 parallelen Drähten bei einem Kunden in Deutschland in Linie mit einem Glühofen in Betrieb genommen. Dabei handelt es sich um eine Nachrüstung einer bestehenden Durchlauf-Zink-Phosphatieranlage. Die Drähte laufen durch die gesamte mit einem DV von 50 bei einem Drahtdurchmesser 2 bis 7 mm. Bedingt durch den installierten Glühofen ist ein höheres DV nicht möglich. Die Ca-Phosphatierung wird bei Raumtemperatur und einer mittleren kathodischen Stromdichte von 80 A/dm² betrieben.
Die Ergebnisse lassen sich wie folgt im Vergleich zu Tauchbeizen mit Zn- Phosphatierung zusammenfassen:
– praktisch kein Anfall von Schlamm
– gleichmäßige Calciumphosphat-Schichten
– genaue Steuerung des Schichtgewichts
– höhere Ziehgeschwindigkeiten
– geringer Ziehsteinverschleiß
– kontrollierte Behandlungsbäder
– geringerer Wartungs- und Bedien-Aufwand
– geringere Betriebskosten
– geringerer Chemikalien-Verbrauch
– weniger Reststoff und Abfall
2008 wurde eine Einzeldrahtanlage in Linie mit einer Ziehmaschine bei einem Drahthersteller in Westeuropa in Betrieb genommen. Die Geschwindigkeit des Drahtes liegt bei 160 m/min. Dies entspricht der Einlaufgeschwindigkeit der Ziehmaschine.
Das Verfahren zur kontinuierlichen elektrolytische Behandlung von Drähten ist eine echte Alternative zu den bisher eingesetzten Batch-Prozessen. Neben technischen und qualitativen Vorteilen zeichnet es sich aus durch günstige Investitions- und Betriebskosten sowie die Möglichkeit einer Nachrüstung, die sich innerhalb weniger Monate durch die geringeren Betriebskosten amortisiert. Dies gilt sowohl für die elektrolytische Zn- als auch der Ca-Phosphatierung.
Der Prozess der elektrolytischen Ca-Phosphatierung und die dabei eingesetzte Verfahrenstechnik ist der Prozess bei der Drahtbehandlung, der ökonomische mit ökologischen Vorteilen verbindet. Das bedeutet Umweltschutz bei niedrigeren Kosten und verbesserter Qualität.
