NO140226B - Framgangsmaate for kontinuerlig krystallisasjon - Google Patents

Description

Offersinkanode.

Denne oppfinnelse angår offersinkanoder til bruk ved forhindring av korro-sjon ved galvanisk virkning.

Offersinkanodene ifølge denne oppfinnelse er et sammensatt utpresningspro-dukt av sink og en aluminiumskj erne med aluminiumskjernen liggende åpen langs hele den ene sideflate av anoden.

Bruk av offersinkanoder er vel kjent ved korrosjonsbeskyttelse av metallkons-truksjoner og -utstyr såsom varmeutveks-lere, rørledninger, skipsskrog, lagringstan-ker og lignende. I noen tilfelle er offer-anodene laget i form av støpte blokker eller skiver med stålinnlegg for å skaffe kontakt mellom anoden og metallkons-truksjonen som skal beskyttes og også for å skaffe anordning for å feste anoden til konstruksjonen.

I andre tilfelle er lange, smale anoder nødvendige, eller foretrukket, på grunn av deres spesielle egenskaper såsom høy strømeffekt pr. volumenhet, lett installa-sjon og mer strømlinjet konstruksjon. Slike lange, smale anoder fremstilles også ved støpefremgangsmåter i hvilke smeltet sink helles i former rundt en metallkjerne, eller innlegg. Kjernen strekker seg langs hele lengden av anoden og gir den nødvendige elektriske kontakt og også anordningen til å feste anoden til konstruksjonen.

Støpemetoder er ikke helt tilfredsstillende ved fremstilling av lange, smale sinkanoder. Støpeanodene er ikke fleksible og derfor er de ikke lett å tilpasse arbeids-oppgaver hvor bøyde anoder er ønsket. Videre er det vanskelig å støpe lange anoder med et lite tverrsnitt og med den nød-vendige kjerne, spesielt med en åpent-liggende kjerne. Lange anoder med åpent-liggende kjerner har fordeler i de tilfelle hvor anoden skal festes på plass ved bolting til konstruksjonen som skal beskyttes.

Det er kjent at sink kan formes i lange, smale profiler ved utpressing, men en stor vanskelighet oppstår ved dannelsen av sinkanoder ved utpressing med innlegget eller kjernen som er nødvendig for elektrisk kontakt og støtte. Kjernen må være effektivt forbundet til sinken langs hele anodens lengde for å sikre at en positiv og permanent kontakt opprettholdes mellom sinken og kjernematerialet gjennom hele anodens levetid. Hvis forbindelesen ikke er perfekt, kan korrosjonsoppløsning, f. eks. sjøvann, trenge inn langs skjøten mellom kjernen og sinkmetallet når anoden er i tjeneste og de resulterende korrosjonspro-dukter vil isolere kjernen fra sinken og således gjøre anoden ubrukelig for dens til-tenkte formål. Likeledes må kjernedelen strekke seg langs hele lengden av anoden fordi anoden ellers vil brekke etter hvert som den korroderes under bruk og derved bryter den elektriske kontakt mellom anoden og den beskyttede konstruksjon, og anoden ville opphøre å funksjonere.

De vanskeligheter som man støter på ved fabrikasjon av offeranoder med lang fasong kan overvinnes ved å utpresse en sammensatt stang som består av en sylindrisk sinkblokk forsynt med en sentralt plasert aluminiumskjerne. Ekstruderings-produkter laget på denne måte, før denne oppfinnelse, besto av en sinkanode-stang med en sentral aluminiumskjerne, og tverrsnittet av både anoden og kjernen har i alminnelighet vært sylindrisk.

Sylindriske sinkanoder med en sentral aluminiumskjerne har flere viktige anven-delsesmuligheter, f. eks. kan de lett henges opp i tanker og skipsrom og er lette å tilpasse rørutstyr. Dog kan de ikke lett boltes til konstruksjoner med plane flater såsom stålplater. En flat båndprofilert anode med en åpentliggende kjerne ville foretrekkes til dette formål, og også til bruk ved konstruksjoner i bevegelse, såsom skipsskrog.

Vi har funnet at flate båndformede anoder med åpentliggende kjerner, som gir flere viktige fordeler ved bruk, kan lages av en sammensatt stang bestående av en sinkblokk, med en sentralt plasert aluminiumskjerne, ved å presse stangen gjennom en tohulls matrise, idet sentrum av stangen korresponderer med sentrum på matrisen, og de to hull i matrisen er like i Sørreise og fasong og er symmetrisk plasert i rett vinkel til en diameter på matrisen og med samme avstand fra dens sentrum.

Det produkt som oppnås fra den sammensatte stang i utpressingstrinnet er to like strimler, eller bånd, av sinkanode-materiale, hver med en åpent-liggende overflate av aluminumskjerne langs en langsgående sideflate, og aluminiumskjernen er fast forbundet med sinken og går i ett med anodeemnet. Anodeemnet kan bli skåret i passende lengder for å danne offersinkanoder som hver har en åpent-liggende aluminiumskj erne. Fig. 1 er et enderiss av en sammensatt stang bestående av sink og forsynt med en aluminiumskjerne med en profil som egner seg for utpressing etter denne fremgangsmåte, for å danne en sinkstrimmel med en åpent-liggende aluminiumskj erne. Fig. 2 er et skjematisk riss, i perspektiv, av den sammensatte stang idet den blir presset ut. , Fig. 3 er et snitt etter linjen 3—3 på fig. 2. Fig. 4 er et frontriss av matrisen og viser arrangementet av matriseåpningene. Fig. 5 er et perspektivriss av en ferdig offeranode, og

fig. 6 er et snitt som illustrerer en modifikasjon av anode- og kjernesammen-stillingen.

Like referansetall henviser til like deler gjennom hele beskrivelsen og på tegning-ene.

Den sammensatte stang på fig. 1 består av en sylindrisk blokk av sink 10 med et sentralt plasert innlegg, eller kjerne 11, som går i stangens fulle lengde. Aluminiumskjernen er i form av et legeme som har stort sett like bueformede øvre og nedre deler 12—13 atskilt ved diametralt motsatte fordypninger 14—14a avgrenset av konvergerende sider 15—15a og 16—16a. De konvergerende sider ender i indre vegger 17—

17a, som kan være rundet, som vist, eller

flate, eller de konvergerende sider kan forlenges til deres krysningspunkt.

Stangen dannes fortrinnsvis ved å støpe sink rundt aluminiumskjernen eller innlegget. Før sinken støpes rundt det, avfettes innlegget, hvis nødvendig, og belegges med

et flussmiddel for aluminiumsoverflater.

Passende flussmidler inklulerer de som er basert på sinkklorid og som inneholder fluo-rider, slik som de som blir brukt til vanlige aluminiumf lussoperasj oner.

Den flussbelagte aluminiumskjerne kan varmes opp, f. eks. i en ovn ved en temperatur på fra 535° C til 565 C, for å smelte flussmidlet og på dette vis danne en sam-menhengede hinne av fluss på kjernens overflate.

Det er å foretrekke å legge et tynt grunnbelegg av smeltet sink på aluminiumskjernen før hoveddelen av sink støpes rundt kjernen for på denne måte å sikre en positiv og permanent forbindelse mellom hovedsinklegemet og kjernen. Dette grunnbelegg av sink kan påføres ved å dyppe den flussbelagte kjerne i et bad av smeltet sink med en temperatur på f. eks. fra 480° C til 510° C. Denne dypping sikrer dannelsen av et sammenhengende be-legg av sink på aluminiumskjernen med en sink-aluminium-legering på de tilstøt-ende flater mellom aluminiumen og sinken.

Under støpningen plaseres aluminiumskjernen, som fortrinnsvis er nylig dyp-pet og varm fra den foregående behand-ling, vertikalt og sentralt i en stangform som så fylles med smeltet sink av en temperatur innenfor området fra 535° til 565° C.

Den støpte stang plaseres i kammeret på en alminnelig ekstruderingspresse indi-kert ved tallet 20, hvoretter trykk blir ut-øvet mot dens bakre ende, f .eks. ved hjelp av en hydraulisk operert rambukk 21. Matrisen til pressen er karakterisert ved arran-mentet av de to åpninger 22—23 som er at-eskilt ved en bro 25. Disse åpningene 22— 23 er stort sett rektangulære i profil, be-finner seg i samme avstand fra sentrum av matrisen og er symmetrisk plasert i rett vinkel til en diameter på matrisen, idet åp-nnigene halveres av denne diameter. Stangen plaseres i ekstruderingspressens be-holder med stangens sentrum sammen-fallende med sentrum på matrisen og med fordypningene 14—14a på linje med broen 25. Det vil si at senterplanet av fordypningene 14—14a er i rett vinkel til dia-meteren som halverer matriseåpningene.

Når trykk utøves av rambukken mot bunnen av stangen, presses denne gjennom matriseåpningene 22—23 i form av to strimler med nedsunkne aluminiumskj er-ner som ligger åpne på sidene som vender mot hverandre.

Presseoperasjonen skjærer opp kjernen langs midtseksjonen og resulterer i en relativt smal åpentliggende kjerneoverflate langs senterlinjen på den indre sideflate av hver sinkstrimmel, og vid, flat indre kjerneoverflate nedsenket i sinkstrimmelen parallelt med den ytre flate av strimme-len. Kjernen er derved effektivt kilt fast inne i sinkstrimmelen og gir hendig feste for anoden til stålgjenstander, som beskrevet nedenfor.

For å illustrere presseoperasjonen ble en sammensatt stang som hadde en diameter på 12 cm og en lengde på 38 cm og som veide ca. 27 kg plasert i ekstruderingspressen ved en temperatur på 165° C. Et pressingstrykk på 470 metriske tonn ble utøvd mot bunnen av stangen med et maksimalt trykk på 580 metriske tonn. De resulterende strimler var 4,6 m lange, 4,4 cm brede og hadde en tykkelse på 1,1 cm. Temperaturen som stangen presses ut ved er valgfri da den er avhengig av flere fak-torer. Ved temperaturer over 260° C har den resulterende strimmel sprø egenskaper som kan være uønsket. Dog reduseres det nødvendige pressetrykk etter som begyn-nelsestemperaturen økes fra værelsestem-peratur til 260° C. Man har funnet ut at lavere temperaturer, under 150° C, gir en bedre overflate på strimlene, men det krever høyere utpressingstrykk.

Dimensjonene på kjernen som er illustrert på fig. 1 er:

I alminnelighet blir de første få tom-mer og den siste fot av hver utpresset strimmel skåret av og kassert fordi kjernen ikke er helt ut ens i dimensjoner og ikke alltid er fullstendig forbundet i disse regioner. Gjennom hele restlengden av anodeemnet er kjernen ensartet i størrelse og profil og er permanent forbundet med sinken.

Aluminiumen som ble brukt til kjernen var handelskvalitet av 99,9 pst. renhet og den brukte sink var «Special High Grade» (99,99 pst.) legert med 0,4 pst. aluminium. Dog kan andre passende sammen-setninger brukes. F. eks. sink av høy renhet, som inneholder mindre enn 0,0015 pst. jern, er i alminnelighet tilfredsstillende og andre sinklegeringer er også kjent i faget. Likeledes kan andre aluminiums-kvaliteter brukes.

Den ønskede profil og størrelse på anode-tverrsnittet bestemmer profilen og størrelsen av aluminiumsinnlegget i den sammensatte stang. Hvis modifikasjoner i profil og størrelse på anodetverrsnittet er nødvendig, kan passende forandringer gjøres på konstruksjonen av aluminiumsinnlegget for den sammensatte stang.

Størrelsen og profilen til matriseåpningene velges så de gir den nødvendige tverrsnittsstørrelse og profil på anoden. Avstanden mellom matriseåpningene må være tilstrekkelig til at broen 25 er sterk nok til å motstå påkjenningene den er ut-satt for under utpressingsoperasjonen. På fig. 4 er bredden av broen den samme som bredden av hver matriseåpning, men bro-bredden kan varieres uten nevneverdig å innvirke på den ønskede profil av kjernen i den utpressede strimmel. F. eks. kan bredden av broen være fra en halv til to ganger bredden av hver av matriseåpningene uten nevneverdig forandring i profilen på kjernen i anodeemnet.

Det utpressede anodeemnet skjæres i passende lengder til bruk som anoder. Den vanlige lengde er 1,8 m, men større og mindre lengder kan brukes.

Fig. 5 illustrerer en anode som er gjort klar for festing på en konstruksjon som skal beskyttes. Huller 30 er boret tvers gjennom anoden, og forsenkninger 31 rundt hullene er boret fra den ytre overflate på anoden til den nedsenkede overflate på aluminiumskjernen. Anoden settes på plass med den indre overflate og dens åpent-liggende flate av aluminium mot overflaten på konstruksjonen som skal beskyttes. Bolter, som på forhånd er festet til denne konstruksjon, stikker gjennom hullene 30, og stoppskiver og muttere skrus på disse bolter og skrus fast mot den nedsenkede aluminiumsoverflate i bunnen av forsenk-ningene 31. Anoden er således sikkert festet og elektrisk tilkoplet konstruksjonen. Hullene 30 kan bores med hvilke som helst mellomrom langs hele anoden i samsvar med graden av sikkerhet for befestigelsen som er nødvendig.

Anoden som er illustrert på fig. 3 og 5 har en kjerne som er kilt fast i sinkmetallet. Fig. 6 viser et tverrsnitt av en anode i hvilken kjernen er formet ander - ledes, selv om anoden er laget på samme måte. For å lage anoden på fig. 3 og 5 rettes den sammensatte stang nøyaktig inn i beholderen på ekstruderingspressen for å sikre at kjernen i anodeemnet vil få den ønskede profil. Anoden på fig. 6 er laget av en sammensatt stang med et sylindrisk aluminiumsinnlegg slik at det ikke er nød-vendig med nøyaktig innretting av stangen. Stangen presses gjennom en tohulls matrise, som beskrevet ovenfor, men matri-sehullene er formet slik at de frembringer et tverrsnitt av kanaltype som vist. En stang som er 12 cm i diameter med en sylindrisk kjerne som er 4,1 cm i diameter, frembringer anoder med tverrsnittsdimensjoner 4,4 cm x 1,1 cm, som nevnt ovenfor. Kjernen til anoden gir den ønskede åpent-liggende ytre overflate og den vide, flate indre overflate, som er nyttig for monter-ing, og anoden festes til konstruksjonen som skal beskyttes på samme måte som beskrevet for anoden på fig. 3 og 5.

Anodens kjerne på fig. 6 er ikke kilt fast i sinken, men hvis man er nøyaktig under fremstillingen av den sammensatte stang, sikrer den resulterende sink-alumi-niumslegering på de mot hinannen stående flater et permanent bånd mellom kjernen og anodemetallet, og det er ingen sann-synlighet for at sinken faller av kjernen under bruk.

Ved begge konstruksjoner skaffes den elektriske kontakt mellom anoden og konstruksjonen som skal beskyttes ved direkte kontakt mellom den åpentliggende kjerne-flate på anoden og konstruksjonen, og/ eller mellom den nedsenkede kjerneoverflate og boltene som er festet til konstruksjonen.

Anoden i foreliggende oppfinnelse er skikket til bruk for beskyttelse av jern, stål og aluminiumskonstruksjoner, og den er spesielt egnet for befestigelse på mer eller mindre plane overflater.

Offersinkanoden ifølge foreliggende oppfinnelse har flere viktige fortrinn. Eks-trudering er relativt enklere sammenlignet med støpning som fremgangsmåte for fremstilling av lange, smale profiler med åpentliggende kjerner. Den utpressede strimmel kan skjæres i hvilken som helst lengde, og anodene kan lettvint festes til konstruksjonen som skal beskyttes. Da anordningen for befestigelsen av anoden er uavhengig av sinkmetallet, holder befestigelsen seg sikker gjennom hele anodens levetid. Da sinken er forsvarlig bundet til aluminiumskjernen, fortsetter anodens levetid inntil all, eller nesten all, sinken, er oppbrukt. Anodens flate båndform gir fleksibilitet slik at anoden lett kan bøyes eller bues for å samsvare med den beskyttede overflate. Den høye grad av sikkerhet til befestigelsen er spesielt nyttig i tilfeller hvor anoden ikke lett kan inspiseres under bruk. Det flate tverrsnitt av anoden redu-serer motstanden mot væskestrøm, og denne egenskap av lav motstand kombinert med sikker befestigelse, gjør denne anode ideell for beskyttelse av stålskrog mot sjø-vannskorrosj on.

Ovenstående beskrivelse har vist til fremstillingen av anoden ifølge foreliggende oppfinnelse ved hjelp av en tohulls matrise. Tre eller flere åpninger kan brukes, arrangert symmetrisk rundt sentrum av matrisen. Dog, selvom en matrise med flere åpninger kan brukes, er tohulls-matrisen enklere å konstruere og er foretrukket til fremstillingen av helt igjennom ensartede anodeemner.

Den beskrevne anode er stort sett rek-tangulær i tverrsnitt. Andre tverrsnitts-profiler kan brukes. F. eks. kan den ytre

overflate av anoden være buet, og anodene

kan fremstilles med den åpentliggende alu-miniumsflate stikkende frem fra den indre

sinkoverflate ved å skjære passende land

i matriseåpningene. Dog må, ifølge foreliggende oppfinnelse, anodekjernen ha en

åpentliggende overflate for kontakt med

konstruksjonen som skal beskyttes, og en

relativt vid, flat nedsenket overflate som

er stort sett parallell med den åpentliggende overflate for å tillate bolting av anoden til konstruksjonen uavhengig av sinkmetallet.

Claims (4)

1. Offersinkanode, karakterisert

v e d at den består av et sammensatt ut-presningsprodukt av sink og en aluminiumskjerne (11) som ligger åpen langs hele den ene sideflate av anoden.

2. Offersinkanode som angitt i på-stand 1, karakterisert ved at anoden har en sink-aluminiumlegering på de sammenstøtende flater mellom aluminium-materialet og sinken.

3. Offersinkanode som angitt i på-stand 1 eller 2, karakterisert ved at det parti av kjernen som ligger åpent over hele lengden av en sideflate av anoden stort sett ligger i flukt med denne sideflate og at den åpentliggende alumini-umsflate er smalere enn aluminiumsflaten som er innleiret i sinkmaterialet.

4. Offersinkanode som angitt i de foregående påstander, karakterisert ved at kjernen har en vid, plan flate som er innleiret i sinken stort sett parallelt med den overflate som ligger åpen.