PL94703B1 - Urzadzenie do ogniowego powlekania metalami tasmy metalowej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do ogniowego powlekania metalami itasmy metalowej zawierajacej zelazo jako skladnik podstawowy i przeznaczonej do wytwarzania blach zelaznych lub stalowych pokrytych cienka warstwa, cynku, glinuj stopu Pb — Sn i (innymi metalami.

Znane urzadzenia do powlekania metalami obej¬ muja zespól czyszczacy, w którym nastepuje do¬ kladne oczyszczenie powierzchni tasmy, która ma byc poddana procesowi powlekania. Oczyszczanie nastepuje na drodze ^olejno, po sobie nastepuja¬ cych operacji utleniania i redukcji przy zastoso¬ waniu obróbki cieplnej lub, jak to przedstawiono w amerykanskim opisie patentowym nr 2110 803, przez oczyszczanie na drodze chemicznej.

Zespól czyszczacy stanowi piec podzielony na szereg sekcji, w którym nastepuje ogrzewanie tasimy polaczone z usunieciem zanieczyszczen z po¬ wierzchni tasmy w wyniku spalania. Nagrzewanie tasmy nastepuje, badz bezposrednio, badz tez przez promieniowanie. Atmosfera pieca jest nieufclenia- jaca, wzglednie redukcyjna. Wylot pieca jest po¬ laczony z wanna mieszczaca kapiel powlekajaca, przy czym koniec wylotu jesit zanurzony w kapieli, umozliwiajac uforzylmanie wewnatrz wylotu atmo-* sfery redukujacej lub nieuitleniajacej.

Z zespolu czyszczacego tasma jest podawana do waony mieszczacej kapiel powlekajaca. Wew¬ netrzne sciany oraz dno wanny sa wylozone ma¬ terialem ogniotrwalym, przykladowo dwiema war- stwami cegiel ceramicznych. Uzwojenie pierwotne wanny oitacza warstwe maiterialu ogniotrwalego.

Tasma jest prowadzona przy pomocy obrotowych rolek zanurzonych w kapieli.

Znane wanny indukcyjne wykazuja szereg wad, a szczególnie wanny ze stopionym aluminium.

Wanna taka wykazuje krótka trwalosc, która jest spowodowana przez szereg czynników z szybkimi gromadzeniem sie szlaki na dnie wanny, oraz pecznieniem i wybrzuszeniem sie scian wanny pod wplywem wysokiej temperatury, poniewaz cieplo doprowadzane jest od zewnatrz, jak równiez cie¬ zarem kapieli powlekanego metalu wypelniajacego wanne.

Równiez ilosc ciepla, która moze byc doprowa¬ dzona do wanny od zewnatrz jest ograniczona.

W zwiazku z tym nalezy wstepnie podgrzewac tas/me do temperatury wyzszej od temperaftury topnienia metalu ipowiekajacego, przed zanurze¬ niem jej w kapieli. W znanych rozwiazaniach nie bylo mozliwe doprowadzenie do kapieli z meta¬ lem powlekajacym wystarczajacej ilosci ciepla do utrzymania tego metalu w stanie stopionym, przy jednoczesnym ogrzaniu wzglednie chlodnej, w sto¬ sunku do temperatury topnienia metalu powleka¬ jacego, tasmy do temperatury, w (której zachodzil proces powlekania.

Wreszcie wielka, odkryta powierzchnia stopio¬ nego metalu powlekajacego wypelniajacego wanne powoduje szybkie powstawanie na niej tlenków 94 703/ 3 i osadu. Ginomadzenie sie tlenków i osadu na po¬ wierzchni kapieilii sprzyja wychwytaniu czastek osadu i tlenków z powierzchni kapieli, przy wy¬ nurzaniu sie tasmy z kapieli, rezultatom czego saN zadziory oraz inne wady wystepujace w war¬ stewce powlekajacego metalu.

Celem wynalazku jest oprac,owaniie konstrukcji wanny do/ powlekania metalaimd tasmy metalowej, w której istnieje mozliwosc wytwarzania duzych ilosci ciepla w samej kapieli metalu powlekaja¬ cego', wystarczajacej do topienia bezposrednio w wannie kesów dodawanego metalu. Ponadto celem wynalazku jest uzyskanie ciaglego, miesza¬ nia kapieli 'metalowej, aby utrzymac w stanie czystym powierzchnie kapieilii w miejscu, w któ¬ rymi tasma* *mpiwtyaa -sie z kapieli.

Zgodnie^ i« ro£ro:a£aniem wedlug wynalazku uzwojenie wtórne wanny stanowi sama kapiel powlekajaca, w której indukuja sie prady o du¬ zym natezeniu, ulegajace przetworzeniu w cieplo na. skutek opornosci metalu powlekajacego, przy czym indukowane prady wtórne powoduja ciagle mieszanie stopionego metalu powlekajacego.

¦Wanna wedlug wynalazku ma glebokosc mniejsza od jej srednicy.

(Zgodnie z wynalazkiem ostatnie sekcje pieca urzadzenia- do powlekania metali stanowia strefy chlodzenia, w których,nastepuje chlodzenie tasmy do temperatury nizszej od temperatury topnienia metalu powlekajacego. Ma to na celu ograniczenie tworzenia isie stopu na granicy faz a w konsek¬ wencji polepszenie przyczepnosci metalu powleka¬ jacego do podloza- Ptrzedimiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie *do powlekania metalami w schematycznym ujeciu, a ifiig. 2 — wanne z ka¬ piela powlekajaca. iNa fig. 1 przedstawiono schematycznie urzadze¬ nie do powleRania ogniowego metalami tasmy metalowej obejmujace sekcje piecowa oraz wanne z kapiela powlekajaca. Zwój 10 .tasmy zawierajacej zelazo jako skladnik glówny znajduje sie na wejsciu do urzadzenia. Tasma lub Macha przesuwa sie w sposób ciagly na Tolkach II i 12, jak to pokazano na rysunku i jest wprowadzana od góry do pierwszej sekcji 14 pieca. Pierwsza sekcja 14 pieca moze byc typu nieutleniajacego, bezposred¬ nio ogrzewanego. Oznacza to, ze dio tej sekcji pieca doprowadza sie substancje palne w nadmiarze wy¬ noszacym w przyblizeniu 5*/a. Temperatura-, pieca jest rzediu 1250°C umozliwiajac szybkie ogrzanie tasmy do temperatury co najmniej 598°C. Na¬ stepstwem tego jest prawie natychmiastowe usu¬ niecie z powierzchni tasmy zanieczyszczen po¬ wierzchniowych takich jak olej i inne podobne przez spalanie.

Pozadana jest pionowa konstrukcja pieca w celu usuniecia koniecznosci stosowania w goracych strefach pieca rolek podtrzymujacych tasme. Druga sekcja 16 pieca moze ibyc typu ogrzewanego przez promieniowanie. W tej sekcji pieca temperatura tasmy zostaje podniesiona do rzedu 732°C—843°C i osiaga maksimum w punkcie 18. W tej czesci pieca oraz w nastepnych sekcjach stosuje sie 1703 4 atmosfere redukujaca. Trzecia sekcja 20 ma ksztalt rury i stanowi strefe chlodzenia.

Koncowa sekcja 22 ' pieca zawiera urzadzenia przeznaczone do strumieniowego chlodzenia tasmy do temperatury nizszej od temperatury .topnie¬ nia uzytego metalu powlekajacego. Tasma wysuwa sie z sekcji 22 pieca, po czyim przesuwa sie ponad rolka 24 w kierunku do dolu i poprzez wylot 26 wchodzi do kapieli 28 stopionego metalii powleka¬ lo jacego. Tasma wynurza sie z kapieli 28 w kieruin- ku pionowymi, przesuwajac sie obok nozy 30 wy¬ konujacych operacje wykonczeniowa^ po czym po zakrzepnieciu metalu w nalozonej warstewce, prze¬ mieszcza sie ponad rolka 32, która zmienia jej kierunek i zostaje zwinieta w zwój 34 dla celów magazynowania i ekspedycji.

Podstawowy aspekt wynalazku koncentruje sie na wannie 40 z kapiela stopionego metanu powle¬ kajacego. Bardzo istotna zaleta wanny z kapiela jest mozliwosc ochlodzenia tasmy w sekcjach 20 i 22 pieca oraz na wylocie 26 do tempera/bury nizszej od temperatury topnienia metalu powle¬ kajacego. Tak wiec w przypadku, gdy metalem powlekajacyim jest aluminium, tasma moze byc ochlodzona do temperatury rzedu 648°C przed wprowadzeniem jej do kapieli stopionego metalu.

Jak stwierdzono, zastosowanie temperatury tasmy nizszej od temperatury topnienia metalu powleka¬ jacego ogranicza w duzym stopniu twórzenie sie stopu na granicy faz pomiedzy tasma i metalem powlekajacyim. Zmniejszenie grubosci warstewki powstajacego stopu polepsza w znacznym stopniu przyczepnosc metalu powlekajacego do podloza.

Fig. 2 przedstawia „bezrdzeniowa indukcyjna wanne powlekajaca 40. Podczas pracy urzadzenia wanna 40 jest wypelniona stopionym metalem do poziomu 42. Tasma, zawierajaca zelazo jako sklad¬ nik glówny, przechodzi poprzez wylot 26, ponad rolka 24, która nadaje jej kierunek do dolu, po 40 czym zostaje wprowadzana do kapieli stopionego metailu. Dolny koniec wylotu 24a jest zanurzony w kapieli stopionego metalu powlekajacego, w zwiazku z czym' przez caly czas trwania pro¬ cesu wewnatrz wylotu 26 mozna utrzymac wlas- 45 ciwa atmosfere (to znaczy atmosfere redukujaca lub nieutieniajaca). Wewnatrz kapieli stopionego metalu znajduja sie obrotowe rolki 44 i 46 oraz rolka stabilizujaca 48. iBezrtizeniowa indukcyjna wanna 40 z kapiela 50 do powlekania posiada wewnejtrzne sciany 50 oraz dno wykonane z materialu ogniotrwalego. Tego rodzaju wewnetrzna konstrukcja wanny moze byc rozwiazana w rozmaity sposób. Zgodnie z wyna¬ lazkiem handlowa wanna indukcyjna zawiera dwie 55 warstwy ceramicznych cegiel. Cegly,te sa ukladane z duza precyzja wykonania z zachowaniem cien¬ kich fug pomiedzy sasiedniimi ceglami. Najnizej polozona warsitwa moze byc wyfoonana z torkretu i. miec grubosc 6,5 mm. Wazne jest, aby material co ogniotrwaly nie posiadal przewodnictwa elektrycz¬ nego oraz, zeby byl dostosowany do stopionego metalu powlekajacego majacego wysoka tempera¬ ture.

Wewnetczne sciany 50 wanny sa otoczone pier- •5 wotnym uzwojeniem indukcyjnym 52. Uzwojenie5 pierwotne moze byc wykonane z chlodzonych woda miedzianych przewodów, rurowych. Uzwojenie 52 moze byc podlaczone do zródla elektrycznego za¬ silania w dowodny odpowiedni sposób.

Rurowe chlodnice 53a i 53,b nalezy korzystnie umiescic powyzej i ponizej pierwotnego uzwoje¬ nia 52. Zastosowanie tych chlodnic z mozliwoscia ich regulacji rrfa na celu utrzymanie równomierne¬ go rozkladu temperatur scian 50 wanny i zapo¬ biezenie pekaniu i wykruszaniu sie tych scian.

Uzwojenie pierwotne 52 jest -otoczone rama kon¬ strukcyjna 54, która jest wspornikiem dla wanny indukcyjnej ze stopionym metalem powlekajacym.

Raima konstrukcyjna moze byc wykonana ze stali lufo innego podobnego tworzywa i powinna miec niezbedna wytrzymalosc do utrzymywania duzej- ilosci stopionego -metalu wypelniajacego wanne, W razie potrzeby wanna moze byc zamontowana na kólkach 56 toczacych sie po szynach 58. W ten sposób istnieje mozliwosc wzajemnej wymiany pomiedzy soba wiekszej ilosci wanien powlekaja¬ cych. Na przyklad, wanny zawierajace rózne metale powlekajace, jak aluminium i cynk, moga byc stosowane na zmiane.

Podczas pracy wanny powlekajacej, do pierwot¬ nego uzwojenia 52 doprowadza sie prad zmienny o czestotliwosci 60 cykli za posrednictwem prze¬ wodów chlodzonych woda. Moc doprowadzana, do uzwojenia pierwotnego powoduje powstanie strumienia magnetycznego, który przeplywa przez material znajdujacy sie w ¦wannie. Material wypel¬ niajacy wanne zachowuje sie jak uzwojenie wtórne jednozwojowego transformatora.

Szybko zmienny strumien magnetyczny o> duzym natezeniu, wytwarzamy przez uzwojenie pierwotne, indukuje w materiale wypelniajacym 'wanne prady wtórne o duzym natezeniu. Prady te sa przetwarza¬ ne na cieplo na skutek opornosci elektrycznej wsadu wanny.

Prady indukowane powoduja ciagle mieszanie lub beltanie stopionego metalu w wannie, jak wskazano strzalkami 60. Taka czynnosc mieszania jest w najwyzszym stopniu (istotna dla procesu wedlug wynalazku. Przede wszystkim doswiadcze¬ nia praktyczne wykazaly, ze czynnosc mieszania przyczynia sie do utrzymania powierzchni kapieli w miejscu, w którym tasma wynurza sie z kapieli metalu powlekajacego, -w stanie czystym, wolnym od tlenków i osadu. Wytworzone na powierzchni kapieli prady rozchodza sie promieniowo w kie¬ runku obrzezy i jak sie przylpuszcza, powiekszaja dodatkowo efekt operacji oczyszczania za poimoca strumieniowych dysz powietrznych, poniewaz od¬ suwaja od tasmy tlenki powstale podczas stru¬ mieniowej operacji wykonczeniowej 'tasmy, utrzy¬ mujac w ten sposób obszar powierzchni kapieli wokól tasmy w stanie czystym. Utrzymanie po¬ wierzchni kapieli na tym obszarze w stanie czy¬ stym eliminuje w zasadniczy sposób wychwytywa¬ nie przez tasme tlenków i spowodowane tym jwady powlok wytwarzonych w procesach konwencjonal¬ nych.

Ponadto mieszanie w widoczny sposób utrzymuje tlenki i osad w postaci zawiesiny rozprowadzonej 14703 6 równomiernie w calej objetosci wanny powleka¬ jacej. Eliminuje to w zasadniczy sposób nawar¬ stwianie sie. tlenków i osadu na dnie wanny. Na podstawie wczesniejszych doswiadczen z alumi- nium moznaiby oczekiwac znacznego i klopotliwego nawarstwiania sie tlenków dookola wanny na jej scianach wewnetrznych w polowie glebokosci kapieli. Doswiadczenia wykazaly, ze nawarstwia¬ nie sie tlenków bylo nieznaczne, prawdopodobnie z powodu ukladu zlozonych pradów powstalych w nastepstwie duzej wartosci stosunku srednicy wanny do jej glebokosci oraz wywolanych przez wyposazenie wanny zanorzone w kapieli:.

Konstrukcja bezrdzeniowej wanny indukcyjnej wykazuje szereg foalrdzo istotnych dodatkowych korzysci przy przeprowadzaniu operacji powlekania metalami. Przede wszystkimi oczywiste jest, ze cieplo wytwarza sie 'wewnatrz samej wanny. Po¬ zwala to na bardzo dokladna regulacje tempera- tury stopionego materialu, oraz szybkie wytwarza¬ nie ciepla w wannie. To z kolei daje co najmniej dwie istotne korzysci, zezwala bowiiem na topie¬ nie bezposrednio w wannie dodawanego metalu powlekajacego. Kesy surówki 62 metalu powleka- jacego w stanie stalym podaje sie bezposrednio do wanny za pomoca przenosnika lub zsypowej rynny 64. Sa one utrzymywane w wannie w jed¬ nym polozeniu za pomoca przegrody 66. Odchylona plytka 68 zapobiega bezposredniemu wypryskiwa- niu stopionego metalu z wanny. jPonadto szybkie wytwarzanie ciepla wewnatrz wanny powlekajacej umozliwia wprowadzenie do wanny tasmy o temperaturze nizszej tury topnienia metalu powiekajacego. Wewnatrz wanny mozna wytworzyc wystarczajaca ilosc ciepla do ogrzania tas bez powodowania krzepniecia powlekajace(go me¬ talu na powierzchni tej tasmy w momencie za¬ nurzenia jej w kapieli. 40 Bezrdzeniowa wanna indukcyjna wedlug wyna¬ lazku ma skrócony obwód indukcyjny. Stosunek srednicy wanny do jej glebokosci rózni sie bowiem zasadniczo od wczesniej znanych bezrdzeniowych pieców indukcyjnych. Mianowicie zaleca sie sred- 45 nice kapieli rzedu 305 cm, a glebokosc wanny okolo 27'5 cm.

Claims (3)

Zastrzezenia patentowe

1. Urzadzenie do ogniowego powlekania rneta- 50 lami-tasmy metalowej, obejmujace piec podzielony na sekcje oraz bezrdzeniowa indukcyjna wanne mieszczaca kapiel powlekajaca, której wewnetrzne sciany i dno sa wylozone materialem ogniotrwa¬ lym i otoczone uzwojeniem pierwotnym polaczo- 55 nym ze zródlem zasilania a wewnatrz kapieli po¬ wlekajacej znajduja sie obrotowe rolki prowadzace tasme, znamienne tym, ze uzwojenie wtórne wanny (40) stanowi kapiel powlekajaca, w której indukuja sie prady o duzym natezeniu, ulegajace przetwo- 60 rzeniu w cieplo na skutek opornosci metalu po¬ wlekajacego, przy czym indukowane prady wtórne powoduja ciagle mieszanie stopionego metalu powlekaj acego w celu utrzymania w stanie czy¬ stym powierzchni kapieli w miejscu, w którym 65 tasma wynurza sie z kapieli oraz w celu uniknie-94 703 cia gromadzenia sie tlenlkóiw i osadu na dmie otraz sciankach wanny.

2. Urzadzenie wedlug zastó. 1, znamienne tym, ze glebokosc wammy (40) indukcyjnej jest mniejsza od jej sredmicy. 8

3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze sekcje (20, 22) pieca stanowia strefy chlodzenia, umozliwiajace ochlodzenie tasmy do temperatury nizszej od temperatury topnienia metalu powleka¬ jacego. Tm** n LZG Z-d Nr 2 zam. 1067//77 115 egz. A4 Cena 10 zl.