EP0142082B1 - Verfahren und Einrichtung zum Feuerverzinken von Rippenrohren - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum Feuerverzinken von Rippenrohren Download PDF

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EP0142082B1
EP0142082B1 EP84112869A EP84112869A EP0142082B1 EP 0142082 B1 EP0142082 B1 EP 0142082B1 EP 84112869 A EP84112869 A EP 84112869A EP 84112869 A EP84112869 A EP 84112869A EP 0142082 B1 EP0142082 B1 EP 0142082B1
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blow
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zinc
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Werner Ackermann
Klaus Dipl.-Ing. Schirmuly
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Hoesch AG
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Hoesch AG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/34—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated
    • C23C2/36—Elongated material
    • C23C2/38—Wires; Tubes
    • C23C2/385—Tubes of specific length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • B08B3/022—Cleaning travelling work

Definitions

  • the invention relates to a system for hot-dip galvanizing finned tubes with system components arranged in line one behind the other at a treatment level, which are connected via an automatically operating transport device with horizontally and vertically attached support, guide and driving rollers or with a transport chain device in the preheating area.
  • US-A-3 722 463 shows a further development of the system described in US-A-3 122 114 for the continuous production and galvanizing of smooth tubes.
  • the individual smooth tubes are connected to form an endless tube.
  • the pretreatment of the connected smooth tubes includes a flux treatment (zinc ammonium chloride) and subsequent drying at approx. 200 ° C.
  • This procedure requires considerable exhaust air volumes with a large pollutant load in the galvanizing process due to the sublimation of the flux.
  • Environmental protection-related requirements can only be met with a corresponding exhaust air detection and downstream cleaning system, with the overall system being considerably less economical.
  • This known method and the device for the hot-dip galvanizing of pipes is only suitable for smooth pipes with the inclusion of a classic flux treatment and all the negative aspects resulting therefrom.
  • the present invention includes a system for galvanizing finned tubes without the flux treatment necessary according to the aforementioned publication.
  • the system according to the invention takes into account all specific requirements for hot-dip galvanizing the finned tube with variable handling of all relevant parameters and taking into account all requirements relevant to environmental protection.
  • the finned tube essentially consists of an oval base tube (or other cross-sections) on which a sheet metal fin is endlessly wound diagonally in the winding process, the finned tube being significantly different from a smooth tube, not least because of the surface area increased by a factor of 40.
  • Rib and base tube have no metallic connection and have considerable differences in material thickness. The division of the rib on the base tube is approx. 3 mm.
  • the state of the art in hot-dip galvanizing finned tubes is immersion in a zinc melt with upstream degreasing, rinsing, pickling, rinsing and fluxing. These upstream treatments are individual separate processes, the finned tubes each in individual immersion baths containing the corresponding degreasing, rinsing, pickling or the like. B. be immersed by means of a crane. Cooling takes place after galvanizing in a water bath. Qualified immediate treatment of the finned tube after galvanizing is not possible.
  • FR-A-2 181 863 and FR-A-2 323 772 systems for the continuous production of galvanized smooth pipes or for galvanizing smooth profiles are known, the system components mentioned in claim 1 in principle in FR-A -2 181 863 are described and the core of a system of this type, working under protective gas, with a preheating furnace and a galvanizing furnace is shown in principle in FR-A-2 323 772.
  • the galvanizing furnace has no separate melting and charging areas which are separated by a partition.
  • the advantages of the device according to the invention are, in particular, that it makes it possible to continuously pretreat finned tubes in closed treatment stages connected in quick succession without zinc galvanizing and aftertreatment, and thus in the optimal economical control of the zinc layer thickness with optimized technology the entire system, taking into account emission-relevant factors.
  • the system for hot-dip galvanizing finned tubes consists essentially of loading device 1, degreasing device 2 with blow-off device, rinsing device 3 with blow-off device, pickling device 4 with blow-off device, rinsing device 5 with blow-off device, preheating furnace 6, galvanizing furnace 7 with blow-off, vibrating or stripping device, cooling and Drying device 8, chromating device 9 with blow-off device, removal device 10 and from a transport device, not shown.
  • the finned tubes to be treated are automatically transported by means of the transport device consisting of support, guide and drive rollers or in the area of the preheating furnace from a transport chain device.
  • the transport speed is infinitely variable.
  • the finned tubes are fed manually via the loading device 1.
  • the treatment media are applied in the degreasing 2, rinsing 3, pickling 4, rinsing 5, cooling 8 and chromating 9 treatment stages by means of nozzles (not shown) in the spraying process.
  • the applied media are blown off after each special treatment in order to avoid or minimize discharge losses.
  • the indirectly gas-heated preheating furnace 6 is composed of several furnace segments which are equipped with individual controls.
  • the finned tubes are thus advantageously heated in a sliding manner from room temperature to the galvanizing temperature in the zinc bath of approximately 450-560 ° C.
  • the entire system works in a protective gas atmosphere, which prevents oxidation of the finned tubes in the preheating furnace 6.
  • Nitrogen with a hydrogen content of approximately 10% is preferably used as the inert gas.
  • the finned tubes are galvanized in the galvanizing furnace 7, also in a protective gas atmosphere in the temperature range of approx. 450 - 560 ° C, free of emissions and residues.
  • the finned tubes in the galvanizing furnace 7, which is formed with a zinc charging area 20 and a melting area 18 with a galvanizing pan 12, are flooded with zinc 19 by means of a zinc pump 16.
  • the arrangement of the galvanizing pan 12 over the melting area 18 in the galvanizing furnace 7 largely prevents leakage losses of the protective gas atmosphere 17 at the operating level of the zinc alloy.
  • the zinc 19 discharged from the galvanizing pan 12 with the finned tube is blown off vertically by means of a blow-off device 13 or a mechanical stripping or vibrating device . away. The occurrence of bridges between the finned tube fins and the formation of a drainage edge is effectively prevented.
  • the temporary corrosion protection is provided by the chromating.
  • the galvanizing furnace 7 has a refractory lining 11.
  • a zinc collecting container 14 is arranged below the blow-off device 13.
  • the device according to the invention allows the use of any zinc alloy. Flux treatment is also possible, which can be followed by rinsing step 5.
  • the flux can be applied similar to the treatment medium in the stages degreasing 2, rinsing 3, pickling 4, rinsing 5, cooling 8 and chromating 9. In order to avoid loss of discharge, the applied flux is blown off.
  • the finned tubes pretreated in this way are heated in the indirectly gas-heated preheating furnace 6, which is composed of several furnace segments with individual controls.
  • the heating of the finned tubes in the preheating takes place in the case of flux treatment thus advantageously slide from room temperature to about 150 0 C.
  • the entire system operates in a protective gas atmosphere, which prevents oxidation of the finned tubes in the preheating zone 6.
  • Nitrogen is preferably used as the inert gas.
  • the finned tubes are also galvanized in a protective gas atmosphere 17 in the temperature range of approx. 450 - 560 ° C.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Feuerverzinken von Rippenrohren mit in Linie hintereinander auf einem Behandlungsniveau angeordneten Anlagenkomponenten, die über eine automatisch arbeitende Transporteinrichtung mit horizontal und vertikal angebrachten Stütz-, Führungs- und Treibrollen bzw. mit einer Transportketteneinrichtung im Vorwärmbereich verbunden sind.
  • In der US-A-3 722 463 ist eine Weiterentwicklung der in US-A-3 122 114 beschriebenen Anlage zur - kontinuierlichen Herstellung und Verzinkung von Glattrohren dargestellt. Die einzelnen Glattrohre sind hierbei zu einem Endlosrohr verbunden. Die Vorbehandlung der verbundenen Glattrohre schließt eine Flußmittelbehandlung (Zink-Ammonium-Chlorid) und anschließende Trocknung bei Ca. 200° C ein. Diese Verfahrensweise bedingt beim Verzinkungsvorgang durch das Sublimieren des Flußmittels erhebliche Abluftvolumina mit großer Schadstoffbeladung. Umweltschutzrelevanten Erfordernissen ist hierbei nur mit einer entsprechenden Ablufterfassung und nachgeschalteter Reinigungsanlage zu entsprechen bei hierbei bedingt erheblich reduzierter Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage. Dieses bekannte Verfahren und die Einrichtung für das Feuerverzinken von Rohren ist ausschließlich für Glattrohre geeignet unter Einbezug einer klassischen Flußmittelbehandlung und allen hierdurch entstehenden negativen Aspekten.
  • Dagegen beinhaltet die vorliegende Erfindung eine Anlage zur Verzinkung von Rippenrohren ohne die nach der vorgenannten Druckschrift notwendige Flußmittelbehandlung. Die erfindungsgemäße Anlage berücksichtigt alle spezifischen Erfordernisse bei der Feuerverzinkung des Rippenrohres bei variabler Handhabung aller relevanten Parameter und unter Berücksichtigung aller umweltschutzrelevanten Erfordernisse.
  • Das Rippenrohr besteht im wesentlichen aus einem ovalen Grundrohr (oder anderen Querschnitten), auf dem eine Blechrippe im Wickelverfahren endlos diagonal aufgewickelt ist, wobei sich das Rippenrohr wesentlich von einem Glattrohr unterscheidet, nicht zuletzt durch die um den Faktor 40 vergrößerte Oberfläche. Rippe und Grundrohr besitzen keine metallische Verbindung und weisen erhebliche Unterschiede in den Materialstärken auf. Die Teilung der Rippe auf dem Grundrohr beträgt ca. 3 mm.
  • Stand der Technik bei der Feuerverzinkung von Rippenrohren ist das Eintauchen in eine Zinkschmelze mit vorgeschaltetem Entfetten, Spülen, Beizen, Spülen und Fluxen. Diese vorgeschalteten Behandlungen sind einzelne separate Vorgänge, wobei die Rippenrohre jeweils in einzelne das entsprechende Entfettungs-, Spül-, Beiz- oder dgl. -medium enthaltende Tauchbäder z. B. mittels eines Kranes eingetaucht werden. Die Abkühlung erfolgt nach der Verzinkung im Wasserbad. Eine sofortige weitere Behandlung des Rippenrohres nach der Verzinkung ist hierbei qualifiziert nicht möglich.
  • Die bei der Tauchverzinkung auftretenden Probleme sind bekannt, begründet in der komplizierten Geometrie des Rippenrohres. Eine zufriedenstellende Verzinkungsqualität ist insgesamt, wenn überhaupt, nur mit sehr hohem anlagentechnischen Aufwand zu erreichen bei gleichzeitig stark reduzierter Tauchfrequenz und somit erheblich beeinträchtigter Wirtschaftlichkeit.
  • Für die Steuerung der Zinkauflage stehen nur wenige Parameter mit äußerst geringer Anwendungsbreite zur Verfügung.
  • Ferner sind aus der FR-A-2 181 863 und der FR-A-2 323 772 Anlagen zum kontinuierlichen Herstellen von verzinkten Glattrohren bzw. zum Galvanisieren von glatten Profilen bekannt, wobei die im Anspruch 1 erwähnten Anlagenkomponenten im Prinzip in der FR-A-2 181 863 beschrieben sind und das unter Schutzgas arbeitende Kernstück einer solchen Anlage mit einem Vorwärmofen und einem Verzinkungsofen im Prinzip in der FR-A-2 323 772 dargestellt ist. Bei den bekannten Anlagen hat der Verzinkungsofen jedoch keine gesonderten Schmelz- und Chargierbereiche, die durch eine Trennwand getrennt sind.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zum Feuerverzinken von Rippenrohren der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen kontinuierlichen Durchlauf der Rippenrohre ermöglicht und durch Variieren von Parametern eine größtmögliche Anwendungsbandbreite unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit und der für den Umweltschutz relevanten Erfordernisse gewährleistet.
  • Nach der Erfindung wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen zum Stand der Technik unterschiedlichen Merkmale gelöst.
  • In den Ansprüchen 2 und 3 sind vorteilhafte Ausführungen der Einrichtung nach Anspruch 1 angegeben.
  • Die Vorteile der Einrichtung nach der Erfindung liegen insbesondere darin, daß es ermöglicht wird, Rippenrohre in kurz hintereinander in Linie geschalteten, geschlossenen Behandlungsstufen kontinuierlich vorbehandeln, ohne größere Zinkausschleppverluste verzinken und nachbehandeln zu können, und damit in der optimalen wirtschaftlichen Steuerung der Zinkschichtdicke bei optimierter Technik der Gesamtanlage unter Berücksichtigung emissionsrelevanter Faktoren.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert Es zeigt
    • Fig. 1 die Komponenten einer erfindungsgemäßen Anlage,
    • Fig. 2 eine dieser Anlagenkomponenten, nämlich einen Verzinkungsofen im Längsschnitt.
  • Die Anlage zum Feuerverzinken von Rippenrohren besteht im wesentlichen aus Beschickungseinrichtung 1, Entfettungseinrichtung 2 mit Abblaseinrichtung, Spüleinrichtung 3 mit Abblaseinrichtung, Beizeinrichtung 4 mit Abblaseinrichtung, Spüleinrichtung 5 mit Abblaseinrichtung, Vorwärmofen 6, Verzinkungsofen 7 mit Abblas-, Rüttel- oder Abstreifvorrichtung, Kühl- und Trockeneinrichtung 8, Chromatierungseinrichtung 9 mit Abblaseinrichtung, Entnahmeeinrichtung 10 und aus einer nicht dargestellten Transporteinrichtung.
  • Die zu behandelnden Rippenrohre werden mittels des Transporteinrichtung, bestehend aus Stütz,- Führungs- und Treibrollen bzw. im Bereich des Vorwärmofens aus einer Transportketteneinrichtung, automatisch transportiert. Die Transportgeschwindigkeit ist stufenlos regelbar.
  • Die Zuführung der Rippenrohre erfolgt manuell über die Beschickungseinrichtung 1.
  • Das Aufbringen der Behandlungsmedien in den Behandlungsstufen Entfetten 2, Spülen 3, Beizen 4, Spülen 5, Kühlen 8 und Chromatieren 9 erfolgt mittels nicht dargestellter Düsen im Spritzverfahren. Die aufgebrachten Medien werden jeweils nach der speziellen Behandlung abgeblasen, um Austragungsverluste zu vermeiden bzw. zu minimieren.
  • Der indirekt gasbeheizte Vorwärmofen 6 ist aus mehreren Ofensegmenten zusammengesetzt, die mit Einzelsteuerung ausgerüstet sind.
  • Die Erwärmung der Rippenrohre erfolgt somit in vorteilhafter Weise gleitend von Raumtemperatur bis zur Verzinkungstemperatur im Zinkbad von ca. 450 - 560°C.
  • Das Gesamtsystem arbeitet unter Schutzgasatmosphäre, wodurch eine Oxidation der Rippenrohre im Vorwärmofen 6 verhindert wird. Als Inertgas wird vorzugsweise Stickstoff mit einem Wasserstoffanteil von ca. 10 % eingesetzt.
  • Die Verzinkung der Rippenrohre erfolgt im Verzinkungsofen 7 ebenfalls unter Schutzgasatmosphäre im Temperaturbereich von ca. 450 - 560° C emissions- und reststofffrei.
  • Hierbei werden die Rippenrohre in dem mit einem Zink-Chargierbereich 20 sowie einem Schmelzbereich 18 mit Verzinkungspfanne 12 ausgebildeten Verzinkunsofen 7 mittels Zinkpumpe 16 mit Zink 19 überflutet. Die Anordnung der Verzinkungspfanne 12 über dem Schmelzbereich 18 im Verzinkungsofen 7 verhindert bei Betriebsniveau der Zinklegierung weitestgehend Leckageverluste der Schutzgasatmosphäre 17. Das aus der Verzinkungspfanne 12 mit dem Rippenrohr ausgetragene Zink 19 wird mittels einer Abblaseinrichtung 13 bzw. einer mechanischen Abstreif- oder Rütteleinrichtung senkrecht abgeblasen bzw. entfernt. Das Auftreten von Brückenbildungen zwischen den Rippenrohrlamellen und die Bildung einer Ablaufkante ist wirksam unterbunden.
  • Der temporäre Korrosionsschutz ist durch die Chromatierung gegeben.
  • Der Verzinkungsofen 7 hat eine Feuerfestauskleidung 11. Unterhalb der Abblaseinrichtung 13 ist ein Zinkauffangbehälter 14 angeordnet.
  • Selbstverständlich ermöglicht die Einrichtung nach der Erfindung die Verwendung beliebiger Zinklegierungen. Auch eine Flußmittelbehandlung ist möglich, welche der Spülstufe 5 nachgeschaltet werden kann.
  • Das Flußmittel kann dabei ähnlich dem Behandlungsmedium in den Stufen Entfetten 2, Spülen 3, Beizen 4, Spülen 5, Kühlen 8 und Chromatieren 9 aufgebracht werden. Um Austragungsverluste zu vermeiden, wird das aufgebrachte Flußmittel abgeblasen.
  • Die Erwärmung der in dieser Weise vorbehandelten Rippenrohre erfolgt in dem indirekt gasbeheizten Vorwärmofen 6, der aus mehreren Ofensegmenten mit Einzelsteuerung zusammengesetzt ist.
  • Die Erwärmung der Rippenrohre im Vorwärmofen erfolgt im Fall der Flußmittelbehandlung somit in vorteilhafter Weise gleitend von Raumtemperatur bis auf ca. 1500 C.
  • Auch in diesem Fall arbeitet das Gesamtsystem unter Schutzgasatmosphäre, wodurch eine Oxidation der Rippenrohre in der Vorwärmzone 6 verhindert wird. Als Inertgas wird vorzugsweise Stickstoff eingesetzt.
  • Die Verzinkung der Rippenrohre erfolgt ebenfalls unter Schutzgasatmosphäre 17 im Temperaturbereich von ca. 450 - 560° C.

Claims (3)

1. Anlage zum Feuerverzinken von Rippenrohren mit in Linie hintereinander auf einem Behandlungsniveau angeordneten Anlagenkomponenten, die über eine automatisch arbeitende Transporteinrichtung mit horizontal und vertikal angebrachten Stütz-, Führungs- und Treibrollen bzw. mit einer Transportketteneinrichtung im Vorwärmbereich verbunden sind und eine Beschickungseinrichtung (1), eine Entfettungseinrichtung (2) mit einer Abblaseinrichtung für Entfettungsmedium, eine Spüleinrichtung (3) mit einer Abblaseinrichtung für Spülmedium, eine Beizeinrichtung (4) mit einer Abblaseinrichtung für Beizmedium, eine Spüleinrichtung (5) mit einer Abblaseinrichtung für Spülmedium, einen Vorwärmofen (6), einen Verzinkungsofen (7) mit Schutzgasahmosphäre. eine Abblaseinrichtung (13) bzw. eine Einrichtung zum Entfernen überflüssigen Zinks sowie eine Kühl- und Trockeneinrichtung (8) mit durch Wasser und Luft beaufschlagten Düsen und gegebenenfalls eine Chromatierungseinrichtung (9) mit einer Abblaseinrichtung für Chromatierungsmedium umfassen, wobei der zur Aufnahme einer Legierung aus geschmolzenem Zink ausgebildete Verzinkungsofen (7) einen Schmelzbereich (18), eine über demselben angeordnete Verzinkungspfanne (12) und einen Zink-Chargierbereich (20) aufweist und das geschmolzene Zink aus dem Schmelzbereich (18) in die mit einem Überlauf versehene Verzinkungspfanne (12) pumpbar ist, und wobei SchmelzbereicH (18) und Zink-Chargierbereich (20) durch eine nach unten in das Zink reichende Trennwand getrennt sind.
2. Anlage nach Anspruch 1, wobei der Zink-Chargierbereich (20) gleichzeitig auch Abtropfbereich ist.
3. Anlage nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei der Verzinkungsofen (7) gasdicht am Vorwämrofen (6) angeschlossen ist.
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