CN1222202A - 铸铁管的镀金属方法和设备 - Google Patents

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Abstract

给由垂直连铸获得的上升的且连续垂直移动的金属管镀金属的设备,其特征在于,它包含沿管路径的一个镀金属站,一个镀金属包围区(6),一些被安装在上述包围区内安在包围上述路径的一个振动板(10)上的喷射枪(11),一些给各枪供应镀金属用材料(12)的装置,和一些使支撑板振动使包围区中的那些枪按振动方式移动的枪,振动的频率和角振幅保证实现一厚度均匀的镀层。

Description

铸铁管的镀金属方法和设备
本发明涉及一种金属基体镀金属的方法，更特别地涉及管的金属热镀-尤其是通过垂直连铸获得的铸铁管的金属热镀。
在已知管的热镀金属方法中，人们了解到：
--来料加工式的热电镀；
--连续地给钢板涂敷Zn或ZnAl(锌或锌铝合金)；
--Zn或ZnAl的热喷射方法；
--管的镀锌
现有的电镀解决方案具有下述缺点。
来料加工式热电镀将管的内外都涂敷，而且管经受温度重新升高，从而导致早先在较低湿度下在管上进行的其他工序有可能受损。
用流动的液体法的热电镀形式目前无法解决的在垂直管和液体金属之间对液池密封的问题，以及一个液池保持清洁(无锍)成份稳定的问题。
与退火相关联的冷态镀金属过程若遵从管表面处理的苛刻条件则能保证良好分布，并且有可能必需在惰性气体中进行热处理。
这种处理周期的成本是很可观的并因此会有一个很有限的经济利益。
用连铸生产出的待镀敷管不是粗糙的，从而使得在不进行表面预处理的情况下低温镀层的固定成为不可能。
为获得分布的镀层，需要不带氧化皮的管，而且工作温度应该高，否则管的处理时间应该长。
本发明企图实现一种具有良好抗冲击性的均匀分布镀层。
本发明另一目的是实现一种非常强地附着在管外部的镀层而同时避免管经受淬火，管垂直地连续移动，而且不能进行转动，其位置和直径是变化的。
本发明还有另外一个目的，就是实现一种保证自动愈合损伤的镀层。
本发明最后的目的是实现一种在埋入地下条件下参与抵抗腐蚀的镀层。
因而，本发明的对象是通过垂直连铸获得的且从上升运动方式连续垂直移动的一个金属管镀金属的方法，此方法特征在于它包括：
-在对于氧化作用而言呈隋性的气体中，使管冷却到700-900℃；而且，
-借助呈包围待镀金属管路径方式布置的一组喷射枪，把锌基镀金属合金喷射到预先冷却至上述温度的管上。
根据本发明的一个特别的特征，按适合于管移动速度的频率和角振幅，使喷射枪绕管路径振动，以便获得厚度均匀的镀层。
本发明同样有一个对象是一种由垂直连铸法获得的、上升和连续垂直移动的管镀金属的设备，其特征在于，它在管路径周围包含一镀金属站，此站包含一个管通道，一个供镀金属用的包围区，一些在上述包围区内安装在振动板上。且包围上述路径的喷射枪，给各喷射枪供应镀金属用材料的装置以及使支承板振动和使喷射枪在上述包围区内按一种振动的运动移动的装置，振动频率和角振幅保证实现一层厚度均匀的镀层。
本发明而且有一个目的是通过垂直连铸获得的金属管，其特征在于，它包含通过上述确定的方法获得的镀层。
根据一个特别的特征，喷射枪数目是3个，喷射枪彼此间隔120°地安置地在板上。
根据另一个特别的特征，喷射枪是火焰枪或者是电弧枪。
根据本发明又一个另外特征，镀金属的材料是合金ZnxAl1-x的丝，供应镀金属材料的装置包含各喷射枪的丝储备装置及一个由喷射机支承板振动来控制的放缆装置。
阅读下面仅作为例子且参照附图的说明，将会更好地理解本发明，在附图中，
-图1是符合本发明的镀金属设备垂直剖面示意图；
-图2是沿图1的线2-2剖面示意图；
-图3是图1的镀金属设备的侧面局部示意图；
-图4是设备的火焰喷射枪的局部剖视图；
-图5是通过符合本发明的方法获得的镀层的显微图。
图1所示的镀金属设备，在上升式垂直连铸的未被表示出来的设备中获得的管T的路径上以及在此设备的上面包含一个在制造当中为了使管T穿过的垂直通道1，经导管2，向此通道中注入氮气，以便在铸造设备出口和镀金属设备之间，使管T能在防止管T表面氧化的气体中移动。
垂直通道1包含一个下部3，在其中，管在向上移动的过程中逐渐地由1100℃转变为1000℃，垂直通道1还包含紧邻镀金属区下面的水冷却上部4，在上部4中，管的温度由1000℃转变为一个界于700至900℃之间的温度。
在竖立通道1中，用绝热材料制成的滑动遮挡件5被布置在通道的下部3和上部4的接头的高度上，遮挡件在上冷却件4中的位移能够通过在管和上述冷却上部的壁之间插入来控制管T的冷却。
在竖立通道上面布置了镀金属的包围区6，包围区具有自中心到边缘朝下倾斜的并设置了抽吸导管8的底7。
底7在其中心部另联接了一防降落罩9，管T以最小间隙穿过罩，以防止未附着在管壁上的喷射镀金属产物降落到设备的底部。
包围区还包含振动板10，在板上装有如同火焰镀金属枪11一类的喷射枪。
每支枪都用镀金属丝12以将要参照图2至4描述的方式供应。
枪11的数目例如是3，枪彼此间隔120度布置在板10上。
每支枪10都朝向上移动的管T喷射镀金属材料射流13。
喷射枪还可以是电弧枪。
喷射枪还可以由液体金属雾化装置。
而火焰枪具有构成热技术的优点，这种热技术不干扰产品的冷却动力学过程。
火焰枪保证了雾化合金小滴喷射的良好效果，因为小滴不会象例如在使用电弧枪情况下那样从基体上被驱走。
火焰枪的流量比电弧枪的流量细小。
火焰枪需镀金属用材料的单根丝，而电弧枪需要两根丝。
包围区6的上壁14也包含一些抽吸导管15。
包围区6在其顶部还包含水冷却鞘16，它使待镀金属后的管在750℃的温度下离开镀金属设备，而且形成防止设备过热的热屏障。
在图2中用剖面图表示的设备包含1个由在成形中的管子穿过的平台(没有表示出来)，在平台上安装了镀金属包围区，它配备了环形板10。
板10被未示出的一个合适的机构按震动的方式驱动旋转。
正如前面所指出的那样，在本例子中，此板支撑了三个火焰镀金属枪11。
数目3保证了设备的成本和镀层厚度的均匀性之间的最佳权衡。然而火枪的数目可以不等于3。
板10的角位移的振幅以及它的频率随着枪11射出的熔化金属射流13的散射角以及管T移动速度而变化，以便使镀金属层的涂敷厚度均匀。
在每个包含了供应氧气和燃气的装置的镀金属枪11上，借助于合适的软管(未示出)连接了一个呈丝12形式的镀金属产品的供应装置。
每个装置都包含一个丝储备器20和一个用总标号21表示的松卷器，用于把镀金属丝12从丝储备器20引到相应的枪11，并顾及到由振动板10支撑的枪11所经历的振动。
丝12最好由含有5％-15％的铝的合金构成。
也可以使用由锌蕊以及包围它的铝鞘构成的加衬的丝，在这种情形下，熔化之后可以得到合金Zn45Al55。加衬的丝也可以由铝芯和锌鞘组成。
选择最佳的丝或者最佳的合金以便达到期望的ZnxAl1-x型镀金属成份。
在图3中示出了由设备的振动板10支撑的喷射枪11以及丝储备器20还有相关的松卷装置或松卷器21。
镀金属用的丝以丝卷的形式被放在桶22中，比如，配有心轴23的石油制品用的标准型桶，丝卷(未示出)在桶中穿引到新轴上。
在桶的侧面布置了一个框式支架25，此支架包含支撑四辊式丝矫直器27的托架26，矫直器上配有一个入口圆锥28用于指向桶22的丝12。
在矫直器27的出口上布置了一组滚轮，第一个滚轮30由斜向支撑件31支撑，支撑件31固定在托架26的垂直杆的点32上。第二个滚轮34经过一个托架或者可移动的支撑件35振动地支撑在与固定点32相邻的一个点上。在可移动的支撑件35上悬挂了重锤36。
重锤36固定在铰接于托架35的杆37上。
把丝导引到板的方向，布置在振动板10的上面的第三个滚轮38被固定在未示出的设备结构上。
在第三个滚轮38的出口预先布置了一个四辊式第二矫直器40。
枪11在它的后端与喷射嘴相反的一端具有一个第四滚轮44或者允许丝进入枪中的滚轮，滚轮44被安装在一个旋转的支撑上并且能够根据板10的振动来改变丝的倾斜度。
镀金属丝12从桶22中储备丝卷中移出，经过入口套28在矫直器27中被第一次矫直，经过第一滚轮30的上面，然后经过第二滚轮34的下面，然后又经过第三滚轮38的上面。它由作用在支撑第二滚轮34的摆动支架35上的重锤36来保持张紧。
它又由四辊式第二丝矫直器40矫直，而且它在经过第四滚轮44之后进入火焰枪11中。
火焰枪11包含丝驱动装置以便将丝引入熔化区中。
这种装置本身已经被共知而且没有被表示出来，包含了一个被并入的测速发电机的伺服马达，一个带有减速箱的和丝驱动滚轮的传动组件，一个滚轮的汽动锁紧装置，锁紧装置借助于一个活塞将丝锁紧在滚轮之间。
正如在图4中可以更清楚地看到的，火焰枪11包含一个固定在板10的底座46，在火焰枪11与镀金属喷嘴42相反的一端设置了一个摇架48，摇架包含了支撑架49、50，在支撑架上安装了支撑第四进线滚轮44的一个振动叉形件51。
支撑件49、50相对于振动板沿径向取向。
在滚轮44入口处的镀金属用丝12的导引件52也由叉形件51支撑。
最靠近枪42的熔化区的座架48的支承件50包括由丝12穿过的一个轴向通道56。
枪还包含套接管58,60，用来接收未示出的给枪供应燃气和氧气的软管。
使用的燃气优选的可以是丙烷、乙炔或天然气。
丝的合金ZnAl因此被输送到喷射枪的熔化区11中，以便在那儿熔化成细小的液滴并被喷射出去。
待镀金属的管T处于合适温度下，即处于800℃左右，并且由于在镀金属区包围管的氮气的缘故而没有表面氧气，它接收由枪11发射的射流13-将要附着其上的ZnAl小液滴的雾。
管的平动结合枪11沿交替方向的转动能保证所获得的镀层62厚度十分均匀。
由于毛细作用，并且由于表面特别快的氧化以及这样获得的外部涂层的表面的固化的缘故，合金虽然在管上保持液态，但不流动。
在紧随镀金属阶段之后且持续约15分钟的整个冷却阶段，合金与构成管的铸铁材料起反应，以便形成充有低比例间质性Zn的FexAl(1-x)型金属间物。
所获结果是镀有连续形成的且完好地附着的镀层的管。
与包围区相关联的、特别是与其底部7里预先设置的抽吸导管8以及在包围区的上部壁里预先设置的导管15连接的抽吸系统能够回收未到达管上的合金小滴。
下面，作为例子给出某些与工作参数及所用镀金属合金性质相关的数字显示数。
丝12的行进速度是3米/分，其直径是4mm，其线密度是70g/m。
生产效率约为50％。
如前所指出的，丝或者由合金Zn85Al15制成，或者以带有Zn芯的一种加衬的丝的形式制成以便能获得合金Zn45Al55。
喷射枪11的转动角度是95°。
喷射循环的间距是70mm
做完的实验已能够获得带有合金Zn85Al15的100g/m2至500g/m2的一个镀层。
如图5所示，所获得的镀层的剖面的显微图清楚地显示了散布的界面的形成。
实际上在这幅图上可看出，在铸铁壁65和ZnAl镀层66之间形成了散布的金属间的界面67。
在镀完的管上所进行的冲击实验已经能达到150J，也就是说已经达到管的变形程度而不损坏镀层。
所获得的镀层的耐腐蚀特性与在同一基体上且用同样合金由来料加工或热电镀获得的镀层的特性具有相同的水平。
在镀金属的过程中，管不经受淬火效应。
遵循本发明的镀金属方法同技术现状相比具有下面的优点。
通过调节镀金属丝进行速度，此方法能调节镀金属层的厚度。
它能获得连续线性镀层。
它能获得耐腐蚀的分布镀层。
它由于通过金属镀层给与初始光滑的管以粗糙的表面而能够使一种封补料(bouche-pores)的涂敷容易了。
最后，它能使用加衬的丝以及其他合金。

Claims (21)

1．给用垂直铸造获得的且按上升运动垂直地移动的金属管镀金属的方法，其特征是，它由下面步骤组成：
-在对氧化作用而言呈惰性的气体中，把管冷却到700至900℃的温度；以及
-在预先冷却到上述温度的管上，借助一组喷射枪喷射锌基镀金属用合金，喷射枪以包围待镀管路径的方式布置。
2．按照权利要求1所述的方法，其特征在于，锌基合金是ZnxAl1-x。
3．按照权利要求1和2中一项所述的方法，其特征在于，镀金属用的合金呈丝的形式。
4．按照权利要求2和3中之一项所述的方法，其特征在于，上述丝是含5％至15％Zn的合金丝。
5．按照权利要求2和3中之一项所述的方法，其特征在于，上述丝是Zn85Al15丝。
6．按照权利要求2和3中之一项所述的方法，其特征在于，上述丝是由被Al鞘包围的Zn蕊形成的加衬丝，以便能在熔化后获得合金Zn45Al55。
7．按照权利要求2和3中之一项所述的方法，其特征在于，上述丝是由被Zn鞘包围的Al芯所形成的加衬丝。
8．给用上升垂直连铸获得的且连续垂直移动的金属管镀金属的设备，其特征在于，它沿管路径包含一个镀金属站，镀金属站包含一条管通道，镀金属用的包围区(6)，在上述包围区中安装在包围着上述路径的一个振荡板(10)上的一些喷射枪(11)，给各枪供应镀金属材料(12)用的装置(20、21)以及使支承板(10)振动且在上述包围区中使枪按振动方式移动的装置，振动频率和角振幅保证能实现厚度均匀的镀层。
9．按照权利要求8所述的设备，其特征在于，待镀管(T)的通道包含下部(3)，水冷却的上部(4)，控制管(T)冷却过程的滑动遮挡件(5)布置在下部(3)和上部(4)的接头处，镀金属用的包围区(6)布置在上述的上部(4)之上并且在其上面安装了水冷却箱(16)。
10．按照权利要求8和9中之一项所述的设备，其特征在于，喷射枪(11)数目为3，且彼此间隔120°地布置在板上。
11．按照权利要求8至10中的一项所述的设备，其特征在于喷射枪(11)是一些火焰枪或电弧枪。
12．按照权利要求8至11中之一项所述的设备，其特征在于，镀金属用材料是合金ZnAl制成的丝，而且镀金属材料用的供应装置包含用于各支枪的一个丝储备器(20)及由枪支承板(10)的振动控制的枪卷器(21)，枪配有丝驱动装置。
13．按照权利要求8至12中之一项所述的设备，其特征在于，镀金属的包围区(6)具有一自中心到边缘向下倾斜的并设有抽吸口(8)的底部(7)，上述底(7)在其中部连接一个防降落罩(9)，待镀金属管(T)以最小间隙穿过此罩，以便避免喷射的未附着在管壁上镀金属用品朝设备的底部降落。
14．按照权利要求8至13中之一项所述的设备，其特征在于：给各支枪(11)供应镀金属用品(12)的装置包含丝储备(20)以及使上述丝从储备中离开并将其输送到相应的枪(11)的松卷装置。
15．按照权利要求14所述的设备，其特征在于，与各枪(11)相关联的丝储备器包含配有中心轴的、接收镀金属用丝卷的桶(22)，丝套卷被穿通到中心轴上。
16．按照权利要求14和15中之一项所述的设备，其特征在于，镀金属用丝的松卷装置，包含一组把丝(12)从储备器(20)输送到振动板(10)上的滚轮(30,34,38)，以及一个在对应于来自滚轮组(30,34,38)丝的那支枪(11)里的送入滚轮(44)，上述送入滚轮沿上述板(10)的径向振动地安装在枪上，它的跟随着上述板(10)的振动而取向。
17．按照权利要求16所述的设备，其特征在于，滚轮组(30,34,38)包含由固定支撑件(31)支撑的一个支撑丝(12)的第一滚轮(30)，一个在丝(12)下面通过的第二滚轮(34)，此丝由在其上配有丝(12)张紧装置(36,37)的一个振动支架(35)支撑，所述设备还包含一个使丝(12)转向枪(11)中的丝送入滚轮(44)的第三滚轮(38)。
18．按照权利要求17所述的设备，其特征在于，松卷装置还包含位于桶(22)和第一滚轮(30)之间的丝(12)的一个入口圆锥(28)以及第一丝矫直装置(27)以及位于第三滚轮(38)出口处的第二丝矫直装置(40)。
19．按照权利要求17和18中之一项的设备，其特征在于：丝(12)的张紧装置包含悬挂在第二滚轮(34)的振动支撑件(35)锤上的重锤(37)。
20．按照权利要求16至19中任何一项所述的装置，其特征在于，枪(11)中丝(12)的供应滚轮(44)借助一个叉形件(51)和一些相对于振动板(10)沿径向布置的支撑件(49、50)，振动地安装在其座架48上，最靠近枪(11)的熔化区铰紧的支承件(50)包含一个由丝(12)穿过的通道(56)。
21．由垂直铸造获得的金属管，其特征在于，它包含由按照权利要求1至7中之一项所述的方法所获得镀金属层。
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