CN1924075A - 耐蚀性提高的钢管及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种施镀处理后具有优异耐蚀性的钢管及其制造方法。钢管的制造方法包括以下步骤：将从轧制工序得到的钢管预热；将预热钢管的温度保持在预定温度以上，并形成还原气氛；将含有55重量％铝和43.4－44.9重量％锌的Al－Zn合金熔融，并将熔融的合金镀在钢管表面；冷却钢管；用树脂涂覆钢管表面。

Description

耐蚀性提高的钢管及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种制造钢管的方法，更具体地，涉及一种经过表面处理以提高耐蚀性的钢管及其制造方法。
背景技术
一般地，制造钢管的方法有两种：注射的方法和通过使用钢板的方法。由于注射的方法增大制造成本，更多的情况下选择将钢板加工成钢管。
特别是，通过后一种方法制成的钢管，因为先将钢板加工成管，再通过电阻焊焊接其接缝，称为电焊管。
实际上，制造这种焊管的方法目前在大口径钢管和小口径钢管中都有广泛的应用范围。特别是，小口径钢管广泛应用于诸如冰箱等冷却设备的冷凝器或者液压制动管路，这些情况需要高耐用性和高可靠性。因此，小口径钢管在制造过程中必须严格管理。
与此同时，对更有效的表面处理技术的研究正在展开，以便防止小口径钢管的表面腐蚀。
发明内容
因此，考虑到上述问题提出本发明。本发明的一个目的是提供一种耐蚀性提高的表面处理钢管及其制造方法。
根据本发明的一个方面，上述和其它目的可以通过提供一种具有优异耐蚀性的钢管的制造方法来实现，所述方法包括：第一步，将从轧制工序得到的钢管预热；第二步，将预热钢管的温度保持在预定温度以上，并形成还原气氛；第三步，将含有55重量％铝和43.4-44.9重量％锌的Al-Zn合金熔融，并将熔融的合金镀在钢管表面；第四步，冷却钢管；第五步，用树脂涂覆钢管表面。
优选地，上述合金还含有0.1-1.6重量％硅。并且，在步骤3中，优选在执行施镀工序时，上述钢管垂直向上通过上述贮存熔融合金的施镀部件，并且向钢管喷射气体，控制合金镀层厚度。
优选地，通过压力控制单元将大于大气压的压力施加到施镀部件的底部，从而防止熔融合金在上述钢管与施镀部件之间向下泄露。
优选地，在第二步中，通过在钢管周围喷射氢—氮混合气体形成还原气氛。
优选地，第四步包括以下子步骤：对镀后钢管进行空气鼓风；以及用冷水使钢管骤冷。此外，进行三价铬酸盐处理以作为第五步的预处理工序。
优选地，在第五步中，在钢管表面涂覆无色的尼龙树脂。
根据本发明的另一个方面，提供一种具有优异耐蚀性的钢管，该钢管包括：允许流体在其中流动的中空钢管；以及涂覆在钢管表面的含有55重量％铝和43.4-44.9重量％锌的Al-Zn合金镀层。
优选地，上述合金还包括0.1-1.6重量％硅。
优选地，镀层表面使用三价铬处理。
优选地，镀层表面涂覆尼龙树脂。
根据本发明的另一个方面，提供一种具有优异耐蚀性的钢管的制造装置，其中所述装置包括：预热设备，用于将从轧制工序得到的钢管预热；预处理设备，用于将预热钢管的温度保持在预定温度以上并提供还原气氛；施镀设备，包括作为熔融Al-Zn合金的加热源的加热器，以及置于所述钢管经过的路线上并具有贮存所述待镀在钢管表面上的熔融合金的槽(port)的施镀部件；以及树脂涂覆设备，用于将合成树脂涂覆在镀后钢管的外表面。
优选地，上述钢管经过的路线是基本垂直设置的，引导上述钢管行进的上导辊和下导辊设置在所述垂直路线的上端和下端。
优选地，所述装置还包括压力控制单元，该压力控制单元装在上述施镀部件底部并提供大于大气压的压力，从而防止熔融合金在上述钢管与施镀部件之间向下泄露。
此外，所述装置还包括上喷嘴设备，该上喷嘴设备设置在上述施镀部件的上部，并喷射气体调节钢管上的合金镀层厚度。
优选地，该装置还包括水平块，该水平块选择性地插入熔融合金中，调节熔融合金的水平高度。
优选地，预处理设备包括：至少一根管，该管的表面被加热并且钢管从其中穿过；陶瓷加热器，装在上述管上用于产生热量；气体喷射单元，用于将氢—氮混合气体喷到上述管中。
按上述方法制造的钢管具有均匀的表面以及较高的耐蚀性。
附图说明
结合附图，从以下详细描述中，本发明的上述和其它目的、特征和其它优点将更加容易理解。
图1是显示本发明一个实施方式的制造优异耐蚀性钢管的装置构造的示意图；
图2是本发明一个实施方式的具有优异耐蚀性的钢管的剖视图；
图3是本发明另一个实施方式的具有优异耐蚀性的钢管的剖视图；
图4是显示本发明一个实施方式的施镀设备构造的剖视图；以及
图5是阐述本发明一个实施方式的制造优异耐蚀性钢管的方法的流程图。
符号说明
1：钢管                   7：预热设备
10：预处理设备            15：冷却设备
18：树脂涂覆设备          20：施镀设备
21：槽                    21a：施镀部件
21b：孔                   22：加热器
24：分隔器                26：水平块
30：下导辊                31：上导辊
32：冷却设备              34：上喷嘴设备
具体实施方式
下面参考附图解释本发明的优选的实施方式。在下面的描述中，相同的附图标记在不同附图中表示相同的零件。而且，公知的功能或结构不再详细说明，因为这些不必要的细节将使本发明模糊。
参考附图，下面将描述根据本发明一个优选实施方式的具有优异耐蚀性的钢管及其制造方法。
图1是显示本发明一个实施方式的制造优异耐蚀性钢管的设备构造的示意图。
如图1所示，在进入本发明钢管制造装置之前，钢管首先由轧制步骤的卷取机(coiler)形成线圈形状。即，轧制工序是在单独的生产线中完成。
开卷机3将进入钢管制造装置的钢管1校直或开卷，并在化学处理设备5中使用含有不同种类酸或表面活性剂的溶液对钢管1的表面进行化学处理。通过这个过程可以将钢管表面的外来物质清除。在化学处理之后，通过例如钢丝刷的高速旋转物理清除附着在钢管表面的氧化物。随后，用水和空气清洁钢管表面。
接着，钢管1经过具有优异耐蚀性的钢管的制造装置，其中，所述装置包括预热设备7、预处理设备10、施镀设备20和树脂涂覆设备18。
具体地，预热设备7将已经通过轧制工序的钢管1预热。为此，预热设备7利用感应加热器将钢管预热到约600℃或更高温度。一旦预热完毕，钢管变成可变形状态，可在其表面进行预处理或施镀工序。
预处理设备10将预热钢管1的温度保持在预定温度以上，并形成还原气氛。为此，预处理设备10包括至少一根管11、陶瓷加热器12以及气体喷射单元13。优选的是，管11按规则间隔排成直线。
具体地，每根管11的表面保持温热，并且管11的排列方式使钢管1从其内部穿过。放热陶瓷加热器12装在管11的圆周表面上，保证使预热的钢管保持在高于预定温度的较高温度。另外，气体喷射单元13将氢—氮混合气体喷入管11内，提供还原气氛。
优选地，作为还原性气体，氢气在氢—氮混合气体中的浓度为5-25％，并且混合气体的喷射量大致为大气压下管11内部体积的三倍。提供还原气氛可以防止加热的钢管表面氧化变黑，有助于更加稳定地进行施镀工序(在下面描述)。
施镀设备20用于在钢管1的表面镀耐蚀合金。优选的是，施镀设备20包括加热器22和贮存熔融合金的槽21。
图2是本发明一个实施方式的具有优异耐蚀性的钢管的剖视图。
如图2所示，合金镀层101形成在钢管100表面。合金镀层101含有55重量％铝和43.4-44.9重量％锌(称为SeAHLume合金)，可以提供明显改进的耐蚀性。
更优选的是，合金还含有0.1-1.6重量％硅。
再参看图1，用于熔融合金的加热器22置于槽21下面，通过喷射加热作为熔融合金的热源。
槽21是贮存熔融合金的容器，并具有突出的施镀部件21a，施镀部件21a形成于钢管1穿过的路线上。即，部分熔融合金流到施镀部件21a，并用于镀钢管1的表面，钢管1穿过施镀部件21a中形成的孔。
这里，钢管11穿过施镀部件21a的路线是垂直的。即，钢管11在上导辊31和下导辊30之间垂直运动。这种结构使重力有助于施镀工序，防止不均匀镀层形成，并保证在圆周方向形成均匀镀层。
在垂直上升之后，钢管1由上导辊31按预定角度下降进入下一个工序。当钢管1再次到达水平路线时，由空气冷却和水冷却设备15进行冷却。此冷却步骤包括空气鼓风和水喷射骤冷钢管表面。
同时，为了防止镀有Al-Zn合金的钢管表面在冷却步骤之后出现脱色现象(变黑和变白)和为了增大树脂层的附着力(在下面描述)，铬酸盐处理设备17对钢管表面供应三价铬5秒钟，更优选小于1秒钟。
接着，树脂涂覆设备18对镀后钢管表面涂覆合成树脂。这里，合成树脂包括无色纳米树脂，更优选尼龙树脂。
图3是本发明另一个实施方式的具有优异耐蚀性的钢管的剖视图。
如图3所示，镀层101表面形成三价铬处理层101a。并且，在铬酸盐处理层101a表面形成尼龙树脂涂层102。这两层用于提高钢管100的耐蚀性。
用上述设备制造的钢管形成线圈形状用于随后的工序。
图4表示根据本发明一个实施方式的施镀设备。下面将参考图4详细描述此施镀设备的构造。
如图所示，感应加热器22设置在槽21下面，施镀部件21a突出形成在槽21的一侧。
钢管1穿过施镀部件21a的路线是垂直的，上导辊31和下导辊30分别装在垂直路线的上端和下端，用于引导钢管行进。
参看图4，在钢管沿水平方向在地面上方进入下导辊30之后，钢管弯曲并且随后沿基本垂直方向行进。下导辊30被一个箱子包围，箱子内设置有调节由钢管外径不同造成的(径向)间隙的辅助工具。
当钢管1穿过施镀部件时，其表面镀上Al-Zn合金(55重量％铝和43.4-44.9重量％锌)。优选的是，合金还含有0.1-1.6重量％硅。这里，虽然施镀部件21a不是一直具有熔融合金，但水平块26选择性地插入槽21内，用于控制流入施镀部件21a的熔融合金水平高度。
具体地，形成上部空间的分隔器24装在槽21内，水平块26装在分隔器24一侧可以垂直运动。分隔器24防止由水平块26的垂直运动造成的施镀部件21a周围熔融合金水平高度的波动。例如，当水平块26下降并沉入熔融合金时，熔融合金的水平高度增大并且合金流入施镀部件。另一方面，当水平块26上升时，熔融合金的水平高度下降，没有合金提供给施镀部件21a。
并且，在施镀部件21a的底面形成钢管1穿过的孔21b，并且还装有压力控制单元，防止熔融合金通过孔21b向下泄露。压力控制单元由下喷嘴设备41和导管40组成。
导管40与包围下导辊30的箱子连接，并且向导管40通入诸如氮气等惰性气体，使其中保持0.1-0.3巴高压状态。而且，导管40的上端与下喷嘴设备41连通，使下喷嘴设备41处于高压状态。以这种方式，流入施镀部件21a的熔融合金不易向下泄露。
因此，通过控制包括导管40和下喷嘴设备41的压力控制单元的内部压力，可以将穿过施镀部件21a并沿垂直方向行进的钢管表面均匀镀上熔融合金，并防止合金向下泄露。
在下喷嘴设备41的上部和下部分别形成引导喷嘴。如果钢管的外径变化，则可以替换此引导喷嘴。
由于钢管1沿着与重力相同的方向垂直向上运动，因此当钢管1穿过施镀部件21a时可以在钢管1表面均匀镀上合金。换言之，在重力作用下，镀在钢管1表面的熔融合金流到一侧，因此镀在钢管表面的厚度不是不对称的，而是均匀的。
另外，在施镀部件21a的上侧安装向钢管喷射空气或其它混合气体的上喷嘴设备34。此上喷嘴设备34的结构可以将很少量的氢气提供给钢管并在此形成火焰防止氧化。而且，上喷嘴设备34可以用于向钢管1喷吹诸如氮气的惰性气体，调节用于钢管的合金镀层的厚度。
同时，已经穿过施镀部件21a的钢管1继续向上垂直运动约20米。在钢管1的行进路线上设置有包围钢管的至少一根管状冷却设备32。此管状的冷却设备32执行空气鼓风，将钢管1表面冷却到预定温度以下。
并且，在钢管1行进路线的上端具有上导辊31。结果，钢管1被上导辊31弯曲约30度的角度，然后运动到下一个冷却设备。从此处开始的随后工序与前面参考图1所描述的相同。
下面将解释根据本发明一个优选实施方式制造具有优异耐蚀性的钢管的方法。
图5是阐述具有优异耐蚀性的钢管的制造方法的流程图。
如图5所示，将通过轧制工序得到的钢管预热(S10)。通过此步骤，钢管表面变得柔韧，足以镀上合金。优选的是，钢管预热到600℃以上的温度。
接着，在预热钢管的温度保持在预定温度以上的同时提供还原气氛(S20)。还原气氛可以通过在钢管周围喷射氢—氮混合气体形成。
为了施镀，将含有55重量％铝和43.4-44.9重量％锌的合金熔融，并将熔融Al-Zn合金镀在钢管表面上(S30)。优选的是，合金还含有0.1-1.6重量％硅。
具有这种混合比的Al-Zn合金为钢管提供了优异的耐蚀性。在钢管垂直向上穿过贮存熔融合金的槽时执行施镀。在钢管穿过施镀部件的同时，安装在施镀部件底部的压力控制单元施加大于大气压的压力，防止熔融合金向下泄露。
并且，一旦钢管穿过槽，就朝钢管喷射气体，调节镀在钢管表面的合金厚度。通过这个工序，使得镀在钢管表面的合金厚度均匀。
如上所述，钢管的垂直路线是由上导辊和下导辊引导的。
接着，在镀合金钢管的表面涂覆树脂(S50)。优选的是，使用无色纳米树脂涂覆钢管表面。更优选的是，树脂含有尼龙树脂。
在涂覆步骤之前，钢管应该冷却到预定温度以下。为此，执行包括空气鼓风和冷水喷射骤冷的冷却步骤(S40)。
此外，作为钢管涂覆树脂的预处理的一部分，事先执行三价铬酸盐处理工序。铬酸盐处理工序防止钢管脱色，并为钢管提供好的外观。
由于钢管表面镀有SeAHLume合金，并涂有覆尼龙树脂，钢管耐蚀性明显提高。因此，当应用于像热交换器之类的机器时，能保证其非常稳定地工作。
工业实用性
本发明具有优异耐蚀性的钢管及其制造方法具有以下优点。
第一，使用含有55重量％铝和43.4-44.9重量％锌的合金镀层明显提高了钢管的耐蚀性。
第二，由于是在钢管基本垂直行进时执行施镀工序，因此Al-Zn合金沿圆周方向均匀地镀在钢管表面上。
第三，通过用上喷嘴设备朝钢管喷射惰性气体，能容易地控制钢管合金镀层的厚度。
第四，由于钢管镀层表面另外涂覆有树脂，因此钢管耐蚀性提高，并且可以制造具有好看外观的钢管产品。
第五，与五价铬酸盐处理相比，三价铬酸盐处理是环境友好的，并提高了树脂涂层的附着力。
虽然为了解释的目的已经披露了本发明的优选实施方式，但本领域技术人员应该理解在不偏离权利要求所述的本发明范围和精神的情况下，可以做出不同的修改、增添和替代。

Claims (19)

1、一种具有优异耐蚀性的钢管的制造方法，该方法包括以下步骤：
将从轧制工序得到的钢管预热；
将预热钢管的温度保持在预定温度以上，并提供还原气氛；
将含有55重量％铝和43.4-44.9重量％锌的Al-Zn合金熔融，并将熔融的合金镀在钢管表面；
冷却钢管；以及
用树脂涂覆钢管表面。
2、根据权利要求1所述的方法，其中，所述合金还含有0.1-1.6重量％硅。
3、根据权利要求1所述的方法，其中，在熔融步骤中，当所述钢管垂直向上通过贮存所述熔融合金的施镀部件时执行施镀工序，并且向所述钢管喷射气体，以控制合金镀层厚度。
4、根据权利要求1所述的方法，其中，通过压力控制单元将大于大气压的压力施加到施镀部件的底部，以防止熔融合金在所述钢管与施镀部件之间向下泄露。
5、根据权利要求1所述的方法，其中，在保持步骤中，通过在所述钢管周围喷射氢-氮混合气体形成还原气氛。
6、根据权利要求1所述的方法，其中，冷却步骤包括以下子步骤：
对镀后钢管进行空气鼓风；以及
用冷水使钢管骤冷。
7、根据权利要求1所述的方法，其中，作为第五步的预处理执行三价铬酸盐处理工序。
8、根据权利要求1所述的方法，其中，在涂覆步骤中，在所述钢管表面涂覆无色的尼龙树脂。
9、一种具有优异耐蚀性的钢管，其中，该钢管采用权利要求1所述的方法制造。
10、一种具有优异耐蚀性的钢管，该钢管包括：
允许流体在其中流动的中空钢管；以及
镀在所述钢管表面的含有55重量％铝和43.4-44.9重量％锌的Al-Zn合金镀层。
11、根据权利要求10所述的钢管，其中，所述合金还含有0.1-1.6重量％硅。
12、根据权利要求10所述的钢管，其中，所述镀层表面用三价铬处理。
13、根据权利要求10所述的钢管，其中，所述镀层表面涂覆有尼龙树脂。
14、一种具有优异耐蚀性的钢管的制造装置，该装置包括：
预热设备，用于预热从轧制工序得到的钢管；
预处理设备，用于将所述预热钢管的温度保持在预定温度以上并形成还原气氛；
施镀设备，该设备包括作为用于熔融Al-Zn合金的加热源的加热器，以及设置在所述钢管经过的路线上并具有贮存待镀在所述钢管表面上的熔融合金的槽的施镀部件；以及
树脂涂覆设备，用于将合成树脂涂覆在镀后钢管的外表面。
15、根据权利要求14所述的装置，其中，所述钢管通过的路线基本上垂直地设置，用于引导钢管行进的上导辊和下导辊设置在所述垂直路线的上端和下端。
16、根据权利要求15所述的装置，该装置还包括：
压力控制单元，所述压力控制单元安装在所述施镀部件的底部并提供大于大气压的压力，以防止熔融合金在所述钢管与施镀部件之间向下泄露。
17、根据权利要求14所述的装置，该装置还包括：
上喷嘴设备，所述上喷嘴设备设置在所述施镀部件的上部，并喷射气体，用于调节钢管上的合金镀层厚度。
18、根据权利要求14所述的装置，该装置还包括：
水平块，所述水平块选择性地插入所述熔融合金中，用于调节熔融合金的水平高度。
19、根据权利要求14所述的装置，其中，所述预处理设备包括：
至少一根管，管的表面被加热并且钢管从其中穿过；
陶瓷加热器，该加热器安装在所述管上，用于产生热量；以及
气体喷射单元，用于将氢-氮混合气体喷到所述管的内部。
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