DE3821485A1 - Anlage zum auftragen eines schutzueberzugs aus metallschmelzen auf werkstuecke - Google Patents

Anlage zum auftragen eines schutzueberzugs aus metallschmelzen auf werkstuecke

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Heißauftragens eines Schutzüberzugs auf Werkstücke durch deren Tauchen in flüssiges Metall und betrifft insbesondere eine Anlage zum Auftragen eines Schutzüberzugs aus Metallschmelzen auf Werkstücke.
Die Erfindung kann beim Auftragen von Schutzüber­ zügen auf lange Teile für Fernleitungsmaste, auf Bau­ konstruktionsteile aus Metall sowie auf Rohre, beispiels­ weise für die chemische Industrie (Rohre für Krackanlagen), erdölfördernde und erdölverarbeitende Industrie (Rohr­ leitungen für den Öl- und Gastransport, Futter- und Steigrohre), Rohre für die Kommunalwirtschaft usw. einge­ setzt werden.
Bekannt ist eine Anlage (FR-B, 22 29 782) zum konti­ nuierlichen Auftragen eines Schutzüberzugs auf Werkstücke bei horizontalem Durchlaß derselben durch eine Wanne, die mit flüssigem Metall gefüllt ist, dessen Spiegelhöhe voreingestellt wird.
Die Anlage enthält eine Wanne mit flüssigem Metall, in der Öffnungen zum Durchlaß des zu behandelnden Werk­ stücks durch das flüssige Metall sowie ein Eintritts- und ein Austrittskanal vorgesehen sind.
Um das Ausströmen von Metall aus der Wanne zu ver­ hindern, sind in den Kanälen magnetodynamische Verschlüs­ se untergebracht. Die Wannenöffnungen liegen in der glei­ chen Höhe, und die voreingestellte Spiegelhöhe des flüssi­ gen Metalls wird ständig oberhalb der Öffnungen gehalten. Deswegen besitzt die Anlage eine ungenügende Zuverlässig­ keit, da in Sonderfällen bei Abschaltung der Elektroener­ gie das flüssige Metall aus der Wanne über die Öffnungen zum Durchlaß der Werkstücke ausströmen kann.
Die Anlage ist infolge eines bedeutenden Elektroener­ gieverbrauchs unwirtschaftlich, weil viel Elektroenergie von den zwei magnetodynamischen Verschlüssen aufgenommen wird, die zur Unterhaltung einer konstanten Spiegelhöhe des flüssigen Metalls dienen.
Außerdem wird mit dem Betrieb der Anlage die Qualität des Überzugs infolge Verunreinigung des flüs­ sigen Metalls durch Oxide verschlechtert.
Bekannt ist ferner eine Anlage zum Auftragen eines Schutzüberzugs aus Metallschmelzen auf Werkstücke (SU-A, 11 75 974), die eine Wanne mit flüssigem Metall enthält, die einen Deckel sowie eine Eintritts- und eine Austrittsöffnung zum Durchlaß des Werkstücks be­ sitzt, welche Öffnungen in der gleichen Höhe liegen. Die Wanne besitzt einen Eintritts- und einen Austrittska­ nal, die mit dieser über die entsprechenden Öffnungen in Verbindung stehen und an denen elektromagnetische Verschlüsse angebracht sind. An der Seitenwand der Wanne ist auf der Seite der Austrittsöffnung eine Vorrichtung zum Erwärmen und Durchpumpen des flüssigen Metalls an­ geordnet.
Die Anlage enthält ebenfalls eine Wannenkippvor­ richtung, die mit der Wanne kinematisch verbunden ist, Einrichtungen zur Luft- und Flüssigkeitskühlung des zu behandelnden Werkstücks, die im Austrittskanal unter­ gebracht sind, eine auf dem Wannendeckel montierte Ein­ richtung zum Oxiden- und Schlackenabzug von der Ober­ fläche des flüssigen Metalls und eine Einrichtung für die Zufuhr des Raffinierungsgases, die in Form eines Systems von gelochten Rohren ausgeführt ist, die im Wannenboden eingebaut sind.
Beim Umschalten der Anlage in den Zustand der Auf­ tragung des Überzugs wird die Wanne in die horizontale Stellung gebracht. Die Spiegelhöhe des flüssigen Metalls in der Wanne wird oberhalb der Öffnungen zum Durchlaß von Werkstücken eingestellt, welche Öffnungen in der gleichen Höhe liegen. Das flüssige Metall wird im Wannen­ volumen durch die elektromagnetischen Verschlüsse gehalten. Die Temperatur des flüssigen Metalls wird über den Curie- Punkt gebracht, in die Wanne wird ein Abdeckmittel auf­ gegeben. Unter Einwirkung der Vorrichtung zum Erwärmen und Durchpumpen zirkuliert das flüssige Metall im Wannen­ volumen und umspült das vorgewärmte Werkstück, das durch die Wanne hindurchgelassen wird.
Da in der bekannten Anlage das flüssige Metall im Wannenvolumen durch die elektromagnetischen Verschlüsse gehalten wird, kann das flüssige Metall beim Abschalten der Elektroenergie über die Kanäle ausströmen. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der Anlage herabgesetzt und ein zusätzlicher Stromverbrauch verursacht, der durch die Notwendigkeit hervorgerufen wird, das flüssige Metall im Kanal zu erwärmen. Außerdem gestattet die Konstruk­ tion der Anlage nicht, bei der Beschichtung von Hohl­ teilen einen Qualitätsüberzug auf deren Innenflächen aufzubringen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu­ grunde, eine Anlage zum Auftragen eines Schutzüber­ zugs aus Metallschmelzen auf Werkstücke zu schaffen, de­ ren konstruktive Ausführung gestattet, die Wirtschaftlich­ keit und die Betriebszuverlässigkeit der Anlage dadurch zu erhöhen, daß die Spiegelhöhe des flüssigen Metalls beim Auftragen des Überzugs unterhalb einer der Wannen­ öffnungen gehalten wird.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Anlage zum Auftragen eines Schutzüberzugs aus Me­ tallschmelzen auf Werkstücke, enthaltend eine Wanne mit flüssigem Metall, die einen Deckel sowie eine Eintritts- und eine Austrittsöffnung zum Durchlaß des zu behandeln­ den Werkstücks durch das flüssige Metall besitzt, einen Eintritts- und einen Austrittskanal, die mit der Wanne über die entsprechenden Öffnungen in Verbindung stehen, einen elektromagnetischen Verschluß, der an einem der Kanäle angebracht ist, eine Vorrichtung zum Erwärmen und Durchpumpen des flüssigen Metalls, die an einer der Seitenwände der Wanne angeordnet ist, eine Wannenkippvor­ richtung, die mit der Wanne kinematisch verbunden ist, Einrichtungen zur Luft- und Flüssigkeitskühlung des zu behandelnden Werkstücks, die im Austrittskanal unterge­ bracht sind, eine Einrichtung zum Oxid- und Schlacken­ abzug von der Oberfläche des flüssigen Metalls, die auf dem Deckel der Wanne angeordnet ist, und eine Einrichtung für die Zufuhr des Raffinierungsgases, die ein System von gelochten Rohren darstellt, die im Wannenboden eingebaut sind, erfindungsgemäß mit mechanischen Verschlüssen ver­ sehen ist, die am Eintritts- und am Austrittskanal mon­ tiert sind, wobei bei der Anordnung des elektromagne­ tischen Verschlusses am Eintrittskanal, der eine Ab­ flußöffnung für das flüssige Metall besitzt, die Aus­ trittsöffnung der Wanne höher als die Eintrittsöffnung liegt.
Die gestellte Aufgabe wird ebenfalls dadurch gelöst, daß die Anlage zum Auftragen eines Schutzüberzugs aus Metallschmelzen auf Werkstücke, enthaltend eine Wanne mit flüssigem Metall, die einen Deckel sowie eine Ein­ tritts- und eine Austrittsöffnung zum Durchlaß des zu behandelnden Werkstücks durch das flüssige Metall be­ sitzt, einen Eintritts- und einen Austrittskanal, die mit der Wanne über die entsprechenden Öffnungen in Ver­ bindung stehen, einen elektromagnetischen Verschluß, der an einem der Kanäle angebracht ist, eine Vorrich­ tung zum Erwärmen und Durchpumpen des flüssigen Metalls, die an einer der Seitenwände der Wanne angeordnet ist, eine Wannenkippvorrichtung, die mit der Wanne kinematisch ver­ bunden ist, Einrichtungen zur Luft- und Flüssigkeits­ kühlung des zu behandelnden Werkstücks, die im Aus­ trittskanal untergebracht sind, eine Einrichtung zum Oxid- und Schlackenabzug von der Oberfläche des flüs­ sigen Metalls, die auf dem Deckel der Wanne angeordnet ist, und eine Einrichtung für die Zufuhr des Raffinie­ rungsgases, die ein System von gelochten Rohren dar­ stellt, die im Wannenboden eingebaut sind, erfindungs­ gemäß mit mechanischen Verschlüssen versehen ist, die am Eintritts- und am Austrittskanal montiert sind, wo­ bei bei der Anordnung des elektromagnetischen Verschlus­ ses am Austrittskanal, der eine Abflußöffnung für das flüssige Metall besitzt, die Eintrittsöffnung der Wanne höher als die Austrittsöffnung liegt.
Die vorliegende Erfindung gestattet, den Elektroener­ gieverbrauch herabzusetzen und die Zuverlässigkeit der Anlage zum Auftragen eines Schutzüberzugs aus Metall­ schmelzen auf Werkstücke zu erhöhen, sowie Überzüge auf Profile geschlossenen Querschnitts beidseitig aufzutragen.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung an Hand von konkreten Ausführungsbeispielen derselben unter Bezug­ nahme auf die Zeichnungen erläutert, in diesen zeigt
Fig. 1 eine Anlage zum Auftragen eines Schutzüberzugs aus Metallschmelzen auf Werkstücke,
Fig. 2 eine zweite Ausführung der er­ findungsgemäßen Anlage zum Auftragen eines Schutz­ überzugs aus Metallschmelzen auf Werkstücke.
Die Anlage zum Auftragen eines Schutzüberzugs aus Metallschmelzen auf Werkstücke enthält eine auf einem Ständer 1 montierte ausgekleidete Wanne 2 (Fig. 1), die mit flüssigem Metall 3, beispielsweise mit Aluminium ge­ füllt ist. Die Wanne 2 hat einen Deckel 4 mit einer Öffnung 5 für die Metallbeschickung in die Wanne 2, welche Öffnung mit einer Klappe 6 geschlossen wird. In den Seiten­ wänden der Wanne 2 sind eine Eintritts- und eine Aus­ trittsöffnung 7 bzw. 8 zum Durchlaß des zu behandelnden Werkstücks 9 vorgesehen, wobei die Austrittsöffnung 8 höher als die Eintrittsöffnung 7 liegt. Die Wanne 2 steht über die Öffnung 7 mit einem Eintrittskanal 10 und über die Öffnung 8 mit einem Austrittskanal 11 in Verbindung. Der Eintritts- und Austrittskanal 10 und 11 weisen mechanische Verschlüsse 12 bzw. 13 in Form von Schiebern auf, die auf der Außenseite der Wanne 2 angebracht sind. Außerdem ist im Eintrittskanal 10 eine Abflußöffnung 14 für das flüssige Metall 3 ausgebildet und ein elek­ tromagnetischer Verschluß 15 angebracht, während im Aus­ trittskanal 11 eine Einrichtung 16 zum Entfernen des überschüssigen Metalls angeordnet ist. Die Anlage ist mit einer Vorrichtung 17 zum Erwärmen und Durchpumpen des Metalls versehen, die ein magnetodynamisches System dar­ stellt, das sich auf der Seite der Austrittsöffnung 8 befindet. Die Wannenkippvorrichtung ist in Form eines mit der Wanne 2 kinematisch verbundenen Zahnsegments 18, eines Zahnrades 19, eines Motors 20 und eines Getrie­ bes 21 ausgeführt.
Auf dem Deckel 4 der Wanne 2 ist eine Einrich­ tung 22 zum Oxid- und Schlackenabzug von der Ober­ fläche des flüssigen Metalls 3 angeordnet, die eine Düse einschließt, die mit einem Absaugsystem (in der Figur nicht gezeigt) verbunden ist. Im Austrittskanal 11 ist die Kammer einer Luftkühleinrichtung 23 untergebracht, die mit dem Körper der Wanne 2 starr verbunden ist. Es ist eine Flüssigkeitskühleinrichtung 24 in Form ei­ ner Kammer vorgesehen, die hinter der Kammer der Ein­ richtung 23 ortsfest montiert ist. Im Boden der Wanne 2 sind gelochte Rohre 25 der Einrichtung für die Zufuhr des Raffinierungsgases verteilt. Zum Durchlaß des Werk­ stücks 9 durch die Wanne 2 sind auf ihrer Außenseite Rollgänge 26 und 27 montiert, und hinter der Kammer der Einrichtung 24 ist ein Aufnahmeförderer 28 vorgesehen, der mittels eines Hydraulikzylinders 29 eingestellt wird. Der Eingangskanal 10 ist mit einem Kanal 30 für die Schutzgaszufuhr verbunden.
Bei Verwendung der Anlage für das Auftragen eines Schutzüberzugs auf die Außen- und Innenfläche von Hohl­ teilen befindet sich der elektromagnetische Verschluß 15 (Fig. 2) am Austrittskanal 11, wobei die Austritts­ öffnung 8 höher als die Eintrittsöffnung 7 liegt und die Vorrichtung 17 zum Erwärmen und Durchpumpen des flüssigen Metalls auf der Seite der Eintrittsöffnung 7 angeordnet ist. Darüber hinaus ist die Abflußöffnung 14 für das flüssige Metall im Austrittskanal 11 vor der Einrichtung 16 zum Entfernen des überschüssigen Metalls ausgeführt.
In Fig. 1 und 2 sind die Anlagen im Zustand der Auftragung eines Überzugs dargestellt, bei dem die Wanne 2 schräg steht und das Werkstück 9 durch diese hindurchgeführt wird. Im Ruhezustand steht die Wanne 2 horizontal. Der elektromagnetische Verschluß 15 und das magnetodynamische System der Vorrichtung 17 zum Erwärmen und Durchpumpen des flüssigen Metalls sind abgeschaltet. Die Verschlüsse 12, 13 schließen die Ein­ tritts- und Austrittsöffnung 7 bzw. 8 der Wanne 2.
Die Anlage zum Auftragen eines Schutzüberzugs aus Metallschmelzen auf Werkstücke funktioniert fol­ genderweise. Vor dem Inbetriebsetzen der Anlage wird die Wanne 2 (Fig. 1) mit dem flüssigen Metall 3, bei­ spielsweise mit Aluminium teilweise gefüllt. Dann wer­ den das magnetodynamische System der Vorrichtung 17 und der Elektromotor 20 der Wannenkippvorrichtung einge­ schaltet. Mittels des Zahnrades 19 und des Zahn­ segments 18 wird die Wanne 2 derart schräggestellt, daß das flüssige Metall die Kanäle des magnetodynamischen Systems der Vorrichtung 17 ausfüllt. In die Wanne 2 wer­ den Metallbarren zusätzlich eingebracht und mit Hilfe des magnetodynamischen Systems eingeschmolzen. Nach dem Einschmelzen der halben Metallmasse wird die Wanne 2 wieder in die horizontale Stellung gebracht. Die Be­ schickung des Metalls in die Wanne 2, sein Einschmelzen und seine Erwärmung werden fortgesetzt. Die Temperatur der Schmelze wird über den Curie-Punkt eingestellt, und die Spiegelhöhe des geschmolzenen Metalls wird bis zur Eintrittsöffnung 7 gebracht. Der elektromagnetische Ver­ schluß 15 und der Motor 20 der Kippvorrichtung werden eingeschaltet, wobei die Wanne 2 schräggestellt wird, und die Verschlüsse 12 und 13 werden gehoben. Das Me­ tall wird im Volumen der Wanne 2 mit Hilfe des Ver­ schlusses 15 gehalten. In die Einrichtung 16 zum Entfer­ nen des überschüssigen Metalls wird ein Dampfgemisch zu­ geführt, und die Einrichtungen 23, 24 zur Luft- und Flüssigkeitskühlung werden eingeschaltet.
Indem die Wanne 2 schräg steht, werden das System der Rollgänge 26, 27 sowie die Kammer der Einrichtung 24 zur Flüssigkeitskühlung auf der gleichen Achse unter einem Winkel α zur Oberfläche des flüssigen Metalls 3 angeordnet. Das auf 450-780°C vorgewärmte Werkstück 9 wird mit dem Rollgang 26 über den Eintrittskanal 10 in die Wanne 2 eingeführt, wo der Überzug aufgetragen wird. Zum Schutz der Oberfläche des Werkstücks 9 wird das Schutzgas über den Kanal 30 eingeleitet. Beim Einführen des Werkstücks 9 in das flüssige Metall 3 tritt über die gelochten Rohre 25 in die Wanne 2 das Raffinie­ rungsgas, beispielsweise Stickstoff ein, das die Teil­ chen der Aluminiumoxide auf die Oberfläche mitreißt, die bei der Zusammenwirkung des Metalls des Werkstücks 9 mit dem flüssigen Metall 3 entstehen. Gleichzeitig wird die Einrichtung 22 eingeschaltet, welche die Oxide und den Schlamm über die mit dem Absaugsystem verbun­ dene Düse von der Oberfläche des flüssigen Metalls 3 periodisch abzieht.
Das Werkstück 9 geht durch die Austrittsöffnung 8 hindurch, wo es vom überschüssigen Metall durch Ab­ blasen mit dem Dampfgemisch freigemacht wird, das durch die Einrichtung 16 zum Entfernen des überschüssigen Metalls zugeführt wird. Dann tritt das Werkstück 9 in die Kammer der Luftkühlungseinrichtung 23 ein. Die end­ gültige Abkühlung des Werkstücks 9 erfolgt in der Kam­ mer der Einrichtung 24, in die es mit dem Rollgang 27 eingeführt wird. Dann wird das Werkstück 9 mit dem Förderer 28 zur Weiterbehandlung transportiert. In die Wanne 2 wird ein neues Werkstück 9 eingeführt.
Beim Auftragen des Überzugs sowohl auf die Innen- als auch auf die Außenfläche des Werkstücks 9 befindet sich die Austrittsöffnung 8, die niedriger als die Eintrittsöffnung 7 liegt, unter dem Spiegel des flüs­ sigen Metalls 3. Um das flüssige Metall 3 im Volumen der Wanne 2 zu halten, wird der elektromagnetische Ver­ schluß 15 in diesem Fall am Austrittskanal 11 ange­ bracht. Wenn das Werkstück 9, beispielsweise ein Rohr von oben nach unten in die Wanne 2 eingeführt wird, strömt das flüssige Metall in das Innere des Rohres ein und bedeckt seine Innenfläche.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen technischen Lösung gestattet, den Verbrauch der Elektroener­ gie stark herabzusetzen, die erforderlich ist, um die Schmelze im Volumen der Wanne 2 zu halten.
Die Anlage gewährleistet eine automatische Prozeß­ steuerung beim Auftragen eines Schutzüberzugs bei unter­ schiedlichen Betriebszuständen.
Die Anlage kann leicht aus dem Ruhezustand in den Zustand der Beschichtung gebracht werden, wodurch die Intervalle zwischen den Arbeitsgängen verkürzt werden.
Die Anwendung eines einzigen elektromagnetischen Verschlusses 15 in der Anlage erhöht ihre Arbeitssicher­ heit und den Bedienungskomfort.
Die erfindungsgemäße technische Lösung gestattet, Rohre beiderseitig (von innen und von außen) zu alumi­ nieren.

Claims (4)

1. Anlage zum Auftragen eines Schutzüberzugs aus Metallschmelzen auf Werkstücke, enthaltend
  • - eine Wanne (2) mit flüssigem Metall (3), die einen Deckel (4) sowie eine Eintritts- und eine Austrittsöffnung (7, 8) zum Durchlaß des zu behandelnden Werkstücks (9) durch das flüssige Metall (3) besitzt,
  • - einen Eintritts- und einen Austrittskanal (10, 11), die mit der Wanne (2) über die entsprechenden Öffnungen (7, 8) in Verbindung stehen,
  • - einen elektromagnetischen Verschluß (15), der an einem der Kanäle (10 bzw. 11) angebracht ist,
  • - eine Vorrichtung (17) zum Erwärmen und Durchpumpen des flüssigen Metalls, die an einer der Seitenwände der Wanne (2) angeordnet ist,
  • - eine Wannenkippvorrichtung, die mit der Wanne (2) kinematisch verbunden ist,
  • - Einrichtungen (23, 24) zur Luft- und Flüssigkeits­ kühlung des zu behandelnden Werkstücks (9), die im Aus­ trittskanal (11) untergebracht sind,
  • - eine Einrichtung (16) zum Oxid- und Schlackenab­ zug von der Oberfläche des flüssigen Metalls (3), die auf dem Deckel (4) der Wanne (2) angeordnet ist,
  • - eine Einrichtung für die Zufuhr des Raffinierungs­ gases, die ein System von gelochten Rohren (25) darstellt, die im Boden der Wanne (2) eingebaut sind,
dadurch gekennzeichnet, daß sie
  • - mit mechanischen Verschlüssen (12, 13) versehen ist, die am Eintritts- und am Austrittskanal (10, 11) mon­ tiert sind,
  • - wobei bei der Anordnung des elektromagnetischen Verschlusses (15) am Eintrittskanal (10), der eine Ab­ flußöffnung (14) für das flüssige Metall (3) besitzt, die Austrittsöffnung (8) der Wanne (2) höher als die Eintrittsöffnung (7) liegt.
2. Anlage zum Auftragen eines Schutzüberzugs aus Metallschmelzen auf Werkstücke, enthaltend
  • - eine Wanne (2) mit flüssigem Metall (3), die einen Deckel (4) sowie eine Eintritts- und eine Austrittsöff­ nung (7, 8) zum Durchlaß des zu behandelnden Werkstücks (9) durch das flüssige Metall (3) besitzt,
  • - einen Eintritts- und einen Austrittskanal (10, 11), die mit der Wanne (2) über die entsprechenden Öffnungen (7, 8) in Verbindung stehen,
  • - einen elektromagnetischen Verschluß (15), der an einem der Kanäle (10 bzw. 11) angebracht ist,
  • - eine Vorrichtung (17) zum Erwärmen und Durchpumpen des flüssigen Metalls, die an einer der Seitenwände der Wanne (2) angeordnet ist,
  • - eine Wannenkippvorrichtung, die mit der Wanne (2) kinematisch verbunden ist,
  • - Einrichtungen (23, 24) zur Luft- und Flüssigkeits­ kühlung des zu behandelnden Werkstücks (9), die im Aus­ trittskanal (11) untergebracht sind,
  • - eine Einrichtung (16) zum Oxid- un Schlackenab­ zug von der Oberfläche des flüssigen Metalls (3), die auf dem Deckel (4) der Wanne (2) angeordnet ist,
  • - eine Einrichtung für die Zufuhr des Raffinierungs­ gases, die ein System von gelochten Rohren (25) darstellt, die im Boden der Wanne (2) eingebaut sind,
dadurch gekennzeichnet, daß sie
  • - mit mechanischen Verschlüssen (12, 13) versehen ist, die am Eintritts- und am Austrittskanal (10, 11) montiert sind,
  • - wobei bei der Anordnung des elektromagneti­ schen Verschlusses (15) am Austrittskanal (11), der eine Abflußöffnung (14) für das flüssige Metall (3) besitzt, die Eintrittsöffnung (7) der Wanne (2) höher als die Austrittsöffnung (8) liegt.
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