PL187565B1 - Piec do metalizacji zanurzeniowej i sposób ogrzewania kąpieli metalowej w piecu do metalizacji zanurzeniowej - Google Patents

Abstract

1. Piec do metalizacji zanurzeniowej z górnym nagrzewem realizowanym przez głowice grzewcze, zawierający ceramiczną wannę na kąpiel metalową umieszczoną wewnątrz stalowego opancerzenia, znamienny tym, że wanna ceramiczna (1) w części grzewczej przykrytej głowicą grzewczą (2) ma pod oporowymi elementami grzewczymi (17) doprowadzającymi energię cieplną do metalowej kąpieli rzędy kształtek o dobrym przewodnictwie cieplnym i znacznej pojemności cieplnej, dogodnie karborundowych (19) zawieszonych na prętach (20) wspierających się na wymurówce wanny ceramicznej (1). 9. Sposób ogrzewania kąpieli metalowej w piecu do metalizacji zanurzeniowej, w którym ciepło przekazywane jest spod głowicy grzewczej do lustra kąpieli metalowej, znamienny tym, ze ogranicza się co najmniej o 30% powierzchnię lustra kąpieli metalowej pod głowicą grzewczą i doprowadza się energię cieplną na rzędy kształtek o dobrym przewodnictwie cieplnym i znacznej pojemności cieplnej, zwłaszcza wykonanych z węglika krzemu, wynurzających się nad poziom lustra kąpieli metalowej, które przejmują ciepło i przekazują go w głąb kąpieli na zanurzonej wysokości kształtek w podgrzewanej kąpieli.

Description

Przedmiotem wynalazku jest piec do metalizacji zanurzeniowej i sposób ogrzewania kąpieli metalowej w piecu do metalizacji zanurzeniowej. Rozwiązania techniczne według wynalazku przeznaczone są szczególnie do cynkowania i aluminiowania, kiedy nie wskazana jest metalizacja zanurzeniowa w piecach z wannami metalowymi, gdzie istnieje duże prawdopodobieństwo szybkiego uszkodzenia wanien na skutek agresywnego działania cynku i aluminium w podwyższonych temperaturach.

187 565

Znana wanna do cynkowania ogrzewana elektrycznie przez promieniowanie z książki K. Kurski pt. „Cynkowanie ogniowe”, WN-T, Warszawa 1970 r. str. 119-121 ma obmurowanie ceramiczne. Dno wanny jest usytuowane po łuku pod kątem do poziomu, przy czym część robocza wanny ma największą głębokość i służy do prowadzenia procesów cynkowniczych. Tylna część wanny ceramicznej pokryta jest sklepieniem uzbrojonym w grzewcze elementy oporowe. Na elementy oporowe stosuje się chromonikielinę lub stopy Fe-Cr-Al. Elementy oporowe ze stopu Fe-Cr-Al pozwalają na znaczne obciążenie i są wykonane w postaci drutów, pasów i spiral. Sklepienie ze spiralami grzewczymi odcina całkowicie ogrzewaną część cynku od dostępu powietrza. Brak dopływu powietrza pod sklepienie ze spiralami grzewczymi powoduje, że powstawanie tlenków na kąpieli pod tym sklepieniem jest niewielkie a to z kolei umożliwia ogrzewanie tej powierzchni przez promieniowanie sklepienia, co w praktyce jest utrudnione w przypadku istniejącej na ogrzewanej powierzchni izolacyjnej warstewki tlenków.

Tego rodzaju ogrzewanie znajduje w procesach cynkowania ogniowego ograniczone zastosowanie, bowiem część wanny może być ogrzewana, część zaś powierzchni musi zostać odkryta, aby umożliwić proces cynkowania. Ponadto wnikanie ciepła do kąpieli metalowej jest ograniczone właściwościami samej kąpieli i przy podwyższeniu temperatury kąpieli znacznie się zmniejsza.

Znany piec z górnym nagrzewem do metalizacji ogniowo-zanurzeniowej z polskiego opisu patentowego nr 119 502 składa się z ceramicznej wanny służącej do przetrzymywania metalowej kąpieli. Wanna umieszczona jest wewnątrz stalowego pancerza. Po obu stronach wanny wzdłuż dłuższych jej boków umieszczone są dwie grzewcze głowice zwrócone ku sobie, z pomocą których doprowadzana jest energia cieplna do metalowej kąpieli. Głowica grzewcza wyposażona jest w urządzenie do spalania gazu lub paliwa płynnego względnie w urządzenie zmieniające energię elektryczną na energię cieplną. Wanna pieca ma oba dłuższe boki pod głowicami grzewczymi i z tego powodu umieszczono robocze podesty ponad głowicami grzewczymi. Przestrzeń pomiędzy głowicami grzewczymi a podestami roboczymi wykorzystana jest na umieszczenie ssaw odciągów brzegowych oraz kanałów łączących ssawy z wentylacyjnymi kolektorami a także instalacji chłodzenia roboczych podestów.

Ustawienie głowic grzewczych po dwóch stronach wanny daje efekt zarówno poszerzenia roboczego lustra kąpieli metalowej, jak również pozwala na uzyskanie wyższych temperatur kąpieli dzięki zmniejszeniu strat ciepła i wzajemnemu zachodzeniu stref promieniowania głowic grzewczych ustawionych naprzeciw siebie.

Elementy grzewcze w postaci palników gazowych lub olejowych względnie elementów oporowych zasilanych energią elektryczną przekazują ciepło wprost do kąpieli metalowej.

Znany piec do metalizacji ogniowo-zanurzeniowej z górnym nagrzewem jak i sposób ogrzewania kąpieli metalowej w tym piecu, pomimo dwóch głowic grzewczych usytuowanych naprzeciw siebie wzdłuż dłuższych boków ceramicznej wanny pozwala na utrzymanie głębokości kąpieli w części roboczej w granicach od 90 do 120 cm, a sporadycznie do 150 cm z uwagi na niewielką wydajność grzewczą pieca i sposobu ogrzewania kąpieli w tym piecu.

Zagadnieniem technicznym wymagającym rozwiązanie jest skuteczniejsze przenikanie ciepła z głowicy grzewczej do kąpieli metalowej przy głębszej kąpieli w części roboczej wanny ceramicznej i zwiększonej przepustowości metalizowanych wyrobów.

Zadanie to rozwiązano zgodnie z wynalazkiem w ten sposób, że wanna ceramiczna w części grzewczej przykrytej głowicą grzewczą ma pod elementami doprowadzającymi energię cieplną do metalowej kąpieli rzędy kształtek o dobrym przewodnictwie cieplnym i znacznej pojemności cieplnej, dogodnie karborundowych, zawieszonych na prętach wspierających się na wymurówce wanny ceramicznej. Rzędy kształtek karborundowych są usytuowane poprzecznie w stosunku do podłużnie zainstalowanych w głowicy grzewczej oporowych elementów grzewczych, które są osłonięte rurami ochronnymi. Kształtka karborundowa ma postać zbliżoną do prostopadłościanu i ma w tylnej ścianie na narożach pionowe wycięcia a w czołowej ścianie na narożach .wypusty, podczas gdy licząc od góry na około jednej piątej wysokości kształtka karborundowa ma podłużny otwór. Ceramiczna wanna osadzona w zewnętrznym płaszczu złożonym ze ściany dennej oraz ścian bocznych i ścian czołowych ma obudowę usztywnioną kształtownikami pionowymi połączonymi od dołu z kształtownikami poziomymi

187 565 poprzecznymi, które połączone są z kształtownikami poziomymi podłużnymi, przy czym kształtowniki pionowe od dołu wzmocnione są zastrzałami. Głowica grzewcza ma ścianę przednią wspartą na dźwigarze, który wydłużoną podstawą do wewnątrz głowicy grzewczej podtrzymuje kształtki ceramiczne oddzielające lustro kąpieli metalowej części roboczej od części grzewczej. Część robocza wanny ceramicznej zamknięta jest dwoma pokrywami otwieranymi i zamykanymi siłownikami. Głowica grzewcza na obudowie od strony lustra kąpieli roboczej ma zainstalowaną ssawę odciągową zaopatrzoną w otwory poprzeczne w których zabudowane są przegrody podłużne. Boczne ściany obudowy głowicy grzewczej mają drzwi rewizyjne.

Wytyczone zadania rozwiązuje także sposób ogrzewania kąpieli metalowej, charakteryzujący się tym, że ogranicza się co najmniej o 30% powierzchnię lustra kąpieli metalowej pod głowicą grzewczą i doprowadza się energię cieplną na rzędy kształtek o dobrym przewodnictwie cieplnym i znacznej pojemności cieplnej, zwłaszcza wykonanych z węglika krzemu, wynurzających się nad poziom lustra kąpieli metalowej, które przejmują ciepło i przekazują go w głąb kąpieli na zanurzonej wysokości kształtek w podgrzanej kąpieli.

Piec do metalizacji zanurzeniowej i sposób ogrzewania kąpieli metalowej w piecu do metalizacji zanurzeniowej według wynalazku dzięki zastosowaniu rzędów kształtek o dobrym przewodnictwie cieplnym i znacznej pojemności cieplnej umożliwiają ogrzewanie także w głąb kąpieli metalowej i nie jest ogrzewane tylko lustro kąpieli metalowej, ale kąpiel w swojej masie. Dzięki temu można osiągnąć większą głębokość kąpieli metalowej, w części roboczej do 2,0 m a nawet powyżej tej granicy jednocześnie przy lepszej sprawności termicznej pieca. W efekcie tego w praktyce można zmniejszyć gabaryty głowicy grzewczej oraz ilość potrzebnej do metalizacji kąpieli metalowej przy zwiększonych gabarytach metalizowanych wyrobów metodą cykliczną, czyli nie ciągłą. Powoduje to zmniejszenie ilości popiołu pod głowicą grzewczą i przez to ułatwia też proces wnikania ciepła przez lustro kąpieli metalowej. Ponadto nieoczekiwanie okazało się, że górna warstwa kąpieli metalowej także w części roboczej ma wyższą temperaturę do 10°C od pozostałej masy kąpieli, co ułatwia proces metalizacji wyrobów ze stali, zwłaszcza zawierających znaczną zawartość krzemu i nie wymaga dodatkowo wprowadzania do kąpieli metalowej niklu.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia piec do metalizacji zanurzeniowej w widoku z góry i częściowym wykroju pokrywy lustra płynnego cynku, fig. 2 - piec do metalizacji zanurzeniowej w widoku z boku, fig. 3 - piec do metalizacji zanurzeniowej w półwidoku z przodu i półprzekroju pionowym wzdłuż linii A-A zaznaczonej na fig. 2, fig. 4 - wymurówkę wanny pieca do metalizacji zanurzeniowej w przekroju pionowym podłużnym, fig. 5 - wycinek pieca w przekroju pionowym wzdłuż linii B-B zaznaczonej na fig. 3 i fig. 6 - kształtkę karborundową w widoku z boku, fig. 7 - kształtkę karborundową w widoku z przodu, fig. 8 - kształtkę karborundową w przekroju pionowym wzdłuż linii C-C zaznaczonej na fig. 6.

Piec do metalizacji zanurzeniowej składa się z wanny ceramicznej 1 przykrytej w 2/3 głowicą grzewczą 2. Wanna ceramiczna 1 osadzona jest w opancerzeniu stalowym złożonym ze ściany dennej 3 oraz ścian bocznych 4 i ścian czołowych 5 stanowiących zewnętrzny płaszcz wykonany z blach stalowych usztywnionych kształtownikami pionowymi 6 połączonymi od dołu z kształtownikami poziomymi poprzecznymi 7 w postaci dwuteowników. Kształtowniki poziome poprzeczne 7 połączone są z kształtownikami poziomymi podłużnymi 8, które razem podtrzymują ścianę denną 3 opancerzenia. Kształtowniki pionowe 6 są od dołu wzmocnione zastrzałami 9.

Wymurówka wanny ceramicznej 1 składa się z trzech warstw ceramicznych materiałów ogniotrwałych. Warstwa wewnętrzna 10 wykonana jest z kształtek szamotowych, warstwa pośrednia izolacyjna 11 oraz warstwa izolacyjna zewnętrzna 12 z cegły izolacyjnej. Wanna ceramiczna 1 dzieli się na część grzewczą i część roboczą. Część grzewcza ma długość 3016 mm, a część robocza 1046 mm. Szerokość obu części wynosi 2180 mm. Dno części grzewczej jest skośne względem dna części roboczej i od strony tylnej ma głębokość 800 mm, a od strony roboczej 1666 mm.

Część grzewcza wanny ceramicznej 1 pokryta jest głowicą grzewczą 2. Obudowa głowicy grzewczej 2 wykonana jest z blach i profili walcowanych. Ściana przednia głowicy

187 565 grzewczej 2 wsparta jest na dźwigarze 13, który wydłużoną podstawą 14 do wewnątrz głowicy grzewczej 2 podtrzymuje kształtki ceramiczne 15 oddzielające lustro kąpieli metalowej części roboczej od części grzewczej. Wnętrze głowicy grzewczej 2 izolowane jest włóknistymi materiałami ceramicznymi 16. Pod sklepieniem głowicy grzewczej 2 są zawieszone oporowe elementy grzewcze 17 osłonięte rurami ochronnymi. W tylnej ścianie obudowy głowicy grzewczej 2 są zainstalowane wyprowadzenia 18 elementów grzewczych 17. Pod elementami grzewczymi 17 w grzewczej części wanny ceramicznej 1 umieszczone jest pięć rzędów kształtek karborundowych 19 wykonanych z węglika krzemu. Rzędy kształtek karborundowych 19 są usytuowane poprzecznie w stosunku do podłużnie zainstalowanych elementów grzewczych 17 i pokrywają około 45% powierzchni lustra kąpieli metalowej przykrytej głowicą grzewczą. 2. Kształtki karborundowe 19 zawieszone są na prętach 20 ze stali żaroodpornej usytuowanych powyżej poziomu lustra kąpieli metalowej i wspieranych na wymurówce wanny ceramicznej 1.

Kształtka karborundowa 19 ma postać zbliżoną do prostopadłościanu o wysokości 380 mm i szerokości 230 mm. Z tylnej strony pionowe naroża mają wycięcia 21 na głębokości 25 mm, a z przedniej strony na narożach są wypusty pionowe 22 o grubości 24 mm i długości 26 mm. Długość kształtki karborundowej 19 wraz z pionowymi wypustami 22 wynosi 214 mm. Na wysokości licząc od góry do osi 80 mm kształtka karborundowa 19 ma podłużny otwór 23 w przekroju poprzecznym w postaci kwadratu o boku 60 mm o zaokrąglonych narożach.

Powierzchnia wanny ceramicznej 1 nie przykryta głowicą grzewczą 2 stanowi część roboczą pieca do metalizacji zanurzeniowej. Lustro kąpieli roboczej jest zamknięte dwoma pokrywami 24 otwieranymi i zamykanymi siłownikami 25.

Na obudowie głowicy grzewczej 2 od strony lustra kąpieli roboczej zainstalowana jest ssawa odciągowa 26 zaopatrzona w otwory poprzeczne 27, w których zabudowane są przegrody podłużne 28.

Boczne ściany obudowy głowicy grzewczej 2 mają drzwi rewizyjne 29 do oczyszczania powierzchni kąpieli metalowej.

Sposób ogrzewania kąpieli metalowej znajdującej się pod głowicą grzewczą polega na tym, że energia elektryczna, którą zasilane są oporowe elementy grzewcze 17 zamieniana jest w ciepło, które ogrzewa ochronne rury, z których z kolei poprzez promieniowanie i konwekcje przekazywane jest ciepło po części wprost do lustra kąpieli cynkowej oraz na rzędy kształtek karborundowych 19 wynurzonych nad poziom lustra kąpieli metalowej, które przyjmują ciepło z elementów grzewczych i przekazują je w głąb kąpieli na zanurzonej wysokości w podgrzewanej kąpieli kształtek karborundowych.

187 565

Ο)!

LO

CM ^{2 6y} tr

187 565

187 565

187 565

Fig. 5

Fig. 8

Fig. 6

187 565

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Piec do metalizacji zanurzeniowej z górnym nagrzewem realizowanym przez głowice grzewcze, zawierający ceramiczną wannę na kąpiel metalową umieszczoną wewnątrz stalowego opancerzenia, znamienny tym, że wanna ceramiczna (1) w części grzewczej przykrytej głowicą grzewczą (2) ma pod oporowymi elementami grzewczymi (17) doprowadzającymi energię cieplną do metalowej kąpieli rzędy kształtek o dobrym przewodnictwie cieplnym i znacznej pojemności cieplnej, dogodnie karborundowych (19) zawieszonych na prętach (20) wspierających się na wymurówce wanny ceramicznej (1).
2. 2. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że rzędy kształtek karborundowych (19) są usytuowane poprzecznie w stosunku do podłużnie zainstalowanych oporowych elementów grzewczych (17), które są osłonięte rurami ochronnymi.
3. 3. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że kształtka karborundowa (19) ma postać zbliżoną do prostopadłościanu i ma w tylnej ścianie na narożach pionowe wycięcie (21), a w przedniej czołowej ścianie na narożach pionowe wypusty (22), podczas gdy licząc od góry, na około jednej piątej wysokości kształtka karborundowa (19) ma podłużny otwór (23).
4. 4. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że ceramiczna wanna (1) osadzona w zewnętrznym płaszczu złożonym ze ściany dennej (3) oraz ścian bocznych (4) i ścian czołowych (5) ma obudowę usztywnioną kształtownikami pionowymi (6) połączonymi od dołu z kształtownikami poziomymi poprzecznymi (7), które połączone są z kształtownikami poziomymi podłużnymi (8), przy czym kształtowniki pionowe (6) od dołu wzmocnione są zastrzałami (9).
5. 5. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że głowica grzewcza (2) ma ścianę przednią wspartą na dźwigarze (13), który wydłużoną podstawą (14) do wewnątrz głowicy grzewczej podtrzymuje kształtki ceramiczne (15) oddzielające lustro kąpieli metalowej czyści roboczej od części grzewczej.
6. 6. Piec według zastrz. 1 albo 5, znamienny tym, że część robocza wanny ceramicznej (1) zamknięta jest dwoma pokrywami (14) otwieranymi i zamykanymi siłownikami (25).
7. 7. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że głowica grzewcza (2) na obudowie od strony lustra kąpieli roboczej ma zainstalowaną ssawę odciągową (26) zaopatrzoną w otwory poprzeczne (27) w których zabudowane są przegrody podłużne (28).
8. 8. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że boczne ściany obudowy głowicy grzewczej (2) mają drzwi rewizyjne (29).
9. 9. Sposób ogrzewania kąpieli metalowej w piecu do metalizacji zanurzeniowej, w którym ciepło przekazywane jest spod głowicy grzewczej do lustra kąpieli metalowej, znamienny tym, że ogranicza się co najmniej o 30% powierzchnię lustra kąpieli metalowej pod głowicą grzewczą i doprowadza się energię cieplną na rzędy kształtek o dobrym przewodnictwie cieplnym i znacznej pojemności cieplnej, zwłaszcza wykonanych z węglika krzemu, wynurzających się nad poziom lustra kąpieli metalowej, które przejmują ciepło i przekazują go w głąb kąpieli na zanurzonej wysokości kształtek w podgrzewanej kąpieli.