DE60012675T2

DE60012675T2 - Walzkopf für ein Planetenwalzwerk

Info

Publication number: DE60012675T2
Application number: DE60012675T
Authority: DE
Inventors: Heikki Knaapi; Harri Luotola
Original assignee: Outokumpu Oyj
Current assignee: Outokumpu Oyj
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2020-03-04
Also published as: DE60012675D1; CN1167523C; BG106808A; SK8582002A3; AU780876B2; JP2003517932A; KR100717560B1; PL197816B1; EP1110632B1; CA2393822C; KR20020070995A; WO2001045872A1; SK285521B6; CZ20021993A3; BG64082B1; TR200201611T2; RS50106B; EP1110632A3; FI19992740L; CZ296614B6

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Halten einer bei der elektrolytischen Raffination von Metallen, wie beispielsweise Kupfer, Zink oder Nickel verwendeten Mutterplatte, um Schäden in dem unteren Randstreifen der Mutterplatte während dem Abtragungs-Prozessschritt der Mutterplatte zu verhindern.
Das Veredeln von vielen Metallen, wie beispielsweise Kupfer, Zink oder Nickel umfasst einen elektrolytischen Schritt, bei dem schädliche Verunreinigungen von dem zu produzierenden Metall abgeschieden werden. Das bei der elektrolytischen Veredelung produzierte Metall wird mit Hilfe eines elektrischen Stroms auf der Kathode gesammelt. Eine elektrolytische Raffination wird normalerweise in Tanks ausgeführt, die mit einem Schwefelsäure enthaltenden Elektrolyten gefüllt sind, in welchen Tank eine Anzahl plattenförmiger Anoden und Kathoden eingetaucht wird, die aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt und abwechselnd angeordnet sind. An den oberen Rändern sind die Anoden und Kathoden mit Greifträgern oder Riegeln versehen, um sie an den Tankrändern aufzuhängen und an den Stromkreis anzuschließen. Das zu produzierende Metall wird in den elektrolytischen Prozess entweder als lösliche Anode, sogenannte aktive Anoden, oder in einer vorangehenden Prozess-Stufe in dem Elektrolyt in aufgelöster Form eingebracht, in welchem Fall die eingesetzten Anoden unlöslich sind, d. h. sogenannte passive Anoden.
Die bei der elektrolytischen Raffination verwendete Kathode kann aus dem gewünschten zu produzierenden Metall gefertigt sein, in welchem Fall die Ablagerung nicht von der originalen Kathodenplatte abgetragen werden muss. Normalerweise ist die Kathode, d. h. die in den elektrolytischen Tank einzusetzende Mutterplatte aus einem anderen Metall als dem zu produzierenden gefertigt. Solche Materialien der Mutterplatte können beispielsweise rostfreier Stahl, Aluminium oder Titan sein. In diesem Fall wird das zu produzierende Metall auf der Oberfläche der Mutterplatte in Ablagerungen gesammelt, die von der Mutterplatte zu vorbestimmten Intervallen abgetragen werden.
Aufgrund des elektrischen Stromes sammelt sich das zu produzierende Metall bei der elektrolytischen Raffination auf allen elektrisch leitenden Oberflächen der Mutterplatte in Ablagerungen ab, d. h. wenn die Mutterplatte vollständig elektrisch leitend ist, überdeckt das zu produzierende Metall in einer einheitlichen Ablagerung die Mutterplatte auf allen Teilen, die in dem Elektrolyten eingetaucht sind. Nun sind die Ablagerungen des zu produzierenden Metalls, die sich auf zwei Seiten der Mutterplatte ansammeln, gegenseitig auf drei Seiten über die schmalen Ränder der Mutterplatte anhaftend, womit die Ablagerungen des zu produzierenden Metalls äußerst schwierig von der Mutterplatte zu entfernen sind. Um die Beseitigung der Ablagerungen des zu produzierenden Metalls von den Oberflächen der Mutterplatte zu erleichtern, ist es notwendig, zu verhindern, dass das zu produzierende Metall sich in Ablagerungen über die schmalen Ränder der Mutterplatte ansammelt, d. h. die Ränder der Mutterplatte dürfen nicht leitend sein. Der als am besten bekannteste Weg, um die Ränder der Mutterplatte nicht leitend zu machen, liegt in einem Abdecken der Ränder mit Randstreifen, die aus einem isolierenden Material gefertigt sind, wie beispielsweise Kunststoff. Im Allgemeinen sind die Isolier-Streifen Kunststoffprofile mit einem rillenförmigen Querschnitt und sie werden auf die Kanten der Mutterplatte gedrückt und verbleiben entweder aufgrund des durch die Übertragung geschaffenen Drucks an ihrer Stelle, oder aufgrund von durch die Mutterplatte geführten Bolzen oder aufgrund einer Kombination davon.
Die auf zwei Seiten der Mutterplatte angesammelte Ablagerung wird beispielsweise unter Verwendung einer Abstreif-Vorrichtung abgetragen, wie sie in dem US-Patent 4,806,213 beschrieben ist. In diesem Patent sind die Abschälklingen messerförmige Klingen, die zwischen die Metallablagerung und die Mutterplatte auf beiden Seiten der Platte eingestochen werden. Während des Abtragungsschrittes wird die abzuschälende Kathode im Allgemeinen durch den Trägerriegel in einer ähnlichen Vertikalposition entsprechend der Elektrolyse-Phase fixiert. Das Abschälen der Ablagerungen wird von demjenigen Rand der Mutterplatte gestartet, der dem Trägerriegel nahe und dazu parallel ist. Wird mit dem Abschälen der Ablagerungen in Richtung des Kathodenrandes gegenüber und parallel zu dem Trägerriegel der Mutterplatte fortgefahren, erhöht sich die durch das Abschälen verursachte Kraft fortwährend, wobei die Wirkung dieser Kraft am äußersten Punkt der Ablagerung von dem Trägerriegel der Mutterplatte am größten ist. Wenn dieser Rand gegenüber dem Trägerriegel durch einen Randstreifen geschützt ist, kann der untere Randstreifen zerstört werden, wenn das Abschälen zu stark ist, wobei die abgetragene Ablagerung auch den unteren Randstreifen mitnehmen kann.
Die US 3,807,020 zeigt eine Abtragungsstation zum Abschälen elektrolytisch ausgefälltem Metall von einer Elektrode. Die Station umfasst Abstreifarme, von denen jeder einen Vakuumkopf zum Ergreifen der Mutterplatte aufweist, um die Metallschichten von der Elektrode abzustreifen, sowie Andruckelemente, um die Elektrode zu bewegen und an ihrem Platz zu halten, während die Vakuumköpfe die Metallschichten abschälen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einige Nachteile im Stand der Technik zu beheben und ein verbessertes Verfahren zum Verhindern von Schäden während der Abschälphase der Mutterplatte in dem Randstreifen zu verhindern, der auf demjenigen Rand gegenüber desjenigen Randes installiert ist, wo der Trägerriegel der Mutterplatte fixiert ist. Die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen aufgelistet.
Gemäß der Erfindung ist zum Verhindern von Schäden während der Abschälphase der Mutterplatte in dem Randstreifen, der auf dem Rand gegenüber desjenigen Randes installiert ist, wo der Trägerriegel der Mutterplatte fixiert ist, die Mutterplatte in einer Halterung unterstützt, so, dass in der Halterung mindestens ein Andruckelement vorliegt, das im Wesentlichen fest gegen den unteren Teil der abzuschälenden Ablagerung gegen die Mutterplatte gedrückt wird. Die Druckwirkung des Druckelements ist somit unschädlich für den auf dem Rand installierten Randstreifen, welcher Rand gegenüber desjenigen Randes ist, wo der Trägerriegel der Mutterplatte fixiert ist. Während der Abschälphase befindet sich die Mutterplatte mit den Ablagerungen in einer Vertikalposition, womit der Rand gegenüber desjenigen Randes, wo der Trägerriegel der Mutterplatte fixiert ist, der untere Rand der Mutterplatte ist, wobei der Randstreifen auf dieser Kante ferner als der untere Randstreifen bezeichnet wird. In gleicher Weise ist mit dem unteren Teil der Ablagerung der Teil der Ablagerung gemeint, der sich nahe an dem Rand befindet, der gegenüber desjenigen Randes ist, wo der Trägerriegel der Mutterplatte fixiert ist.
Wenn ein zu schälendes Objekt, beispielsweise eine Kathode aus Kupfer, Zink oder Nickel bei der elektrolytischen Raffination den Abschäl-Schritt erreicht, wird die Kathode in der Abtragvorrichtung fixiert. Zeitgleich wird die Halterung der vorliegenden Erfindung positioniert, so dass der untere Teil der Kathode durch zumindest ein Andruckelement vorteilhafterweise auf beiden Seiten der Kathode angepresst wird. Die Andruckelemente sind ausgerichtet, derart, dass der Kontakt zwischen den Andruckelementen und der Kathode in dem unteren Teil der Ablagerung auf der Mutterplatte hergestellt wird. Die Position für den Kontakt zwischen den Andruckelementen und der Kathode ist zwischen 0,5 und 1,5 cm über dem unteren Randstreifen vorgesehen.
In Abhängigkeit von der Größe der Mutterplatte kann es vorteilhaft sein, in der Halterung der vorliegenden Erfindung mehrere als nur ein Andruckelement auf beiden Seiten der Mutterplatte zu installieren. Das Andruckelement kann vorteilhafterweise hydraulisch, pneumatisch, wie auch elektrisch in Abhängigkeit von beispielsweise der Stelle betrieben werden, wo die Halterung verwendet wird. In einer Ausführungsform der Erfindung können die auf derselben Seite der Mutterplatte vorgesehenen Andruckelemente durch ein Verbindungselement miteinander verbunden sein. Die Andruckelemente auf derselben Seite der Mutterplatte können dann vorteilhafterweise gleichzeitig betrieben werden. Es ist ebenso vorteilhaft, dass auf beiden Seiten der Mutterplatte dieselbe Anzahl von Andruckelementen vorgesehen ist. Ebenso können die Andruckelemente auf beiden Seiten der Mutterplatte in vorteilhafter Weise miteinander verbunden sein, wobei sie dann im Wesentlichen gleichzeitig betrieben werden können. Die Andruckelemente sind dann zueinander winklig installiert, so dass der Tilt-Winkel zwischen 5 und 10 Grad beträgt, gemessen aus der Vertikalposition. Die Andruckwirkung auf beiden Seiten der Mutterplatte ist dann im Wesentlichen gleichförmig.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird jedes Andruckelement durch ein separates, eigenes Stellglied betrieben. Die Werkstückhalterung kann ebenso betrieben werden, dass die Verbindungselemente für die Andruckelemente auf beiden Seiten der Kathode separat voneinander in Betrieb genommen werden können. Auch dann können die Andruckelemente vorteilhafterweise hydraulisch, pneumatisch wie auch elektrisch in Abhängigkeit von beispielsweise der Stelle betrieben werden, wo die Halterung der Erfindung verwendet wird.
Wenn eine Kathode unter Verwendung der Andruckelemente in der Halterung der Erfindung geschält wird, wird die Kathode zunächst in der vertikalen Abstreifposition fixiert und die Andruckelemente in der Halterung werden betätigt, um die unteren Teile der Ablagerungen auf beiden Seiten der Mutterplatte zusammenzudrücken. Mit dem Abschälen der Ablagerungen wird von dem Rand nahe des Trägerriegels begonnen. Wenn während dem Abschälen der Abstand zwischen dem oberen Teil der Ablagerung und der Mutterplatte größer wird, wird die Ablagerung entlang der Oberfläche der Mutterplatte weg von dem unteren Randstreifen aufgrund der Andruckelemente in der Halterung bewegt. Aufgrund dieser Bewegung der Ablagerung wird der Kontakt zwischen der Ablagerung und dem unteren Randstreifen schwächer. Damit schwächen die Andruckelemente in der Halterung der Erfindung auch die Wirkung derjenigen Kräfte, die durch das Abschälen in Richtung des unteren Randstreifens verursacht werden.
Die Erfindung wird nun in größerem Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
1 eine Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist,
2 die Ansicht eines A-A-Schnittes gemäß der Ausführungsform in 1 ist, wenn sie bereit für den Betrieb ist, und
3 eine Seitenansicht einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist.
Gemäß den 1 und 2 ist die Halterung 1 der Erfindung mit Andruckelementen 4 versehen, die durch Elemente 2 und 3 unterstützt sind. Die Andruckelemente 4 haben einen Rahmen 7, der durch einen der Trägerelemente 2 und 3 unterstützt ist, wobei der Andruckteil 8 an dem Rahmen 7 befestigt ist. Die Andruckelemente 4 sind angeordnet, so dass jedes Trägerelement 2 und 3 dieselbe Anzahl an Andruckelementen 4 aufweist. Die Andruckelemente 2 und 3 sind miteinander durch die Verbindungselemente 5 und 6 verbunden. Die Verbindungselemente 5 und 6 sind an einem Ende mit den Trägerelementen 2 und 3 fest verbunden und an dem anderen Ende winklig miteinander verbunden.
Bei Beginn des Betriebs der Halterung 1 der Erfindung werden die Verbindungselemente 5 und 6 mit einem Winkel von ca. 8 Grad, gezählt aus der Vertikalrichtung, gegenseitig nach außen geneigt, so dass eine deutliche Öffnung zwischen den Andruckteilen 8 vorliegt, die durch die separaten Trägerelemente 2 und 3 unterstützt sind. Die Mutterplatte 9 kommt mit abzuschälenden Ablagerungen 15 an die Abschälposition in der Abtragvorrichtung 16, wobei die Andruckteile 8 der Druckelemente 4 gegen die Ablagerungen 15 an dem Punkt gedrückt werden, der ca. 1 cm über dem oberen Teil des unteren Randstreifens 10 liegt. Mit dem Abschälen von Ablagerungen 15 auf der Mutterplatte 9 wird von dem Rand 11 nahe des Trägerriegels 12 der Mutterplatte 9 aus begonnen. Während der Abschälphase drückt das Andruckteil 8 den unteren Teil der Ablagerung 15 gegen die Mutterplatte 9. Da sich der Abstand zwischen der Ablagerung 15 und der Mutterplatte 9 bei Fortführung des Abschälvorgangs in Richtung zu dem unteren Teil der Ablagerung erhöht, ist der untere Teil der Ablagerung 15 ebenso geneigt, sich abzulösen. Aufgrund des Andrückens der Teile 8 rückt der untere Teil der Ablagerung 15 um die Andruckteile 8 nach, wobei gleichzeitig der Kontakt zwischen dem unteren Randstreifen 10 und der Ablagerung 15 schwächer und schwächer wird und letztlich am Ende des Abschälvorgangs die durch das Abschälen verursachten Kraftwirkungen gegen den unteren Randstreifen 10 im Wesentlichen vollständig verschwinden. Der untere Randstreifen 10 kann damit in einem neuen elektrolytischen Raffinationsschritt eingesetzt werden.
In 3 sind die Andruckelemente 4 auf derselben Seite der Mutterplatte 9 miteinander durch die Verbindungselemente 13 und 14 verbunden, die separat zueinander betrieben werden. Wenn die Andruckelemente 4 in Betrieb genommen sind, werden die Verbindungselemente 13 und 14 im Wesentlichen in der horizontalen Richtung in Richtung zu den abzutragenden Ablagerungen 15 bewegt, so dass die Druckwirkung der Andruckelemente 4 vorteilhaft zum Verhindern von Beschädigungen in dem unteren Randstreifen 10 wirkt.

Claims

Verfahren zum Halten einer Mutterplatte während dem Abschälen einer auf der Oberfläche der Mutterplatte bei der elektrolytischen Raffination erzeugten Metallablagerung, welche Mutterplatte einen Trägerriegel (12) hat, der an einem Rand der Platte zum Unterstützen der Mutterplatte während des Abschälens (16) fixiert ist, und einen Randstreifen (10) zumindest an dem Rand gegenüber demjenigen, wo der Trägerriegel (12) fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halterung (1) mit zumindest einem Andruckelement (4) die Mutterplatte unterstützt, so dass die Metallablagerung (15) während des Abschälvorgangs (16) durch das nahe zu dem Randstreifen (10) angeordnete Andruckelement (4) angedrückt wird, um zwischen der Ablagerung (15) und dem Andruckelement (4) einen Kontakt herzustellen, wobei der Randstreifen (10) auf dem Rand gegenüber desjenigen installiert ist, wo der Trägerriegel (12) fixiert ist, wodurch Beschädigungen des Randstreifens (10) verhindert werden.
V erfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (1) die Mutterplatte auf beiden Seiten der Mutterplatte (9) mit zumindest einem Andruckelement (4) für die Ablagerungen (15) unterstützt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (1) die Mutterplatte auf beiden Seiten der Mutterplatte (9) mit derselben Anzahl an Andruckelementen (4) unterstützt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Andruckelemente (4) der Halterung (1) auf derselben Seite der Mutterplatte (9) durch ein gemeinsames Trägerelement (2, 3) unterstützt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (2, 3) durch Verbindungselemente (5, 6) winklig einstellbar miteinander verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel für jedes Trägerelement (2, 3) auf zwischen 5 und 10 Grad gemessen von der Vertikalposition eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (2, 3) separat betrieben werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt zwischen dem Andruckelement (4) und der Ablagerung (15) zwischen 0,5 und 1,5 cm über dem Randstreifen (10) des Randes gegenüber desjenigen Randes angeordnet ist, wo der Trägerriegel (12) der Mutterplatte (9) fixiert ist.