RU2013471C1

RU2013471C1 - Horizontal electrolyzer for applying coating to elongate rolled products

Info

Publication number: RU2013471C1
Authority: RU
Inventors: А.Я. Занин; А.Ф. Ковтун; В.С. Василенков; Н.В. Шульга
Original assignee: Украинский научно-исследовательский институт металлургического машиностроения
Priority date: 1990-12-19
Filing date: 1990-12-19
Publication date: 1994-05-30

Abstract

FIELD: application of coating to rolled products. SUBSTANCE: electrolyzer has housing, within which are located upper and lower plumb anodes for passage of rolled products between anodes. Anodes are provided with slots for receiving insulating members, which have equally spaced transverse recesses, with recesses in adjacent insulating members being offset one with respect to the other and insulating members of upper and lower anodes being disposed in staggered arrangement. EFFECT: intensified process by efficient turbulization of electrolyte flow due to above-mentioned arrangement of slots and recesses. 2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии и кабельной промышленности, а именно к электротехнической обработке длинномерного проката, и может быть использовано для нанесения покрытия на ленту и проволоку, например, цинка, меди и др. металлов. The invention relates to metallurgy and cable industry, in particular to the electrical processing of long products, and can be used for coating a tape and wire, for example, zinc, copper and other metals.

Известен горизонтальный электролизер [1] , включающий механизм транспортирования, узел токоподвода, свинцовые аноды и систему циркуляции электролита через межэлектродное пространство. A horizontal electrolyzer is known [1], including a transportation mechanism, a current lead assembly, lead anodes, and an electrolyte circulation system through the interelectrode space.

В таком электролизере затруднен интенсивный процесс многониточной обработки узколенточного проката, так как под действием потока электролита ленты могут замыкать межэлектродное пространство, кроме того электролизер имеет низкую производительность самого процесса осаждения, так как в межэлектродном пространстве трудно организовать управляемую интенсивную прокачку электролита непосредственно вдоль поверхности изделия (ленты). In such an electrolyzer, the intensive process of multi-thread processing of narrow-strip rolled products is difficult, since under the action of the electrolyte flow, the tapes can close the interelectrode space, in addition, the electrolyzer has a low productivity of the deposition process itself, since it is difficult to organize controlled intensive pumping of electrolyte directly along the surface of the product (interelectrode space (tape) )

Известен электролизер [2] , где предусмотрены более совершенные узлы изолирующих проводок и турбулизации потока электролита в межэлектродном пространстве. Known electrolyzer [2], which provides more advanced nodes of insulating wiring and turbulization of the flow of electrolyte in the interelectrode space.

Однако и такому электролизеру присущи следующие недостатки: турбулизаторы выполнены на самом катоде (изделии) или в виде отдельного струйного аппарата, что усложняет задачу при многониточной обработке узких лент при минимальном межэлектродном зазоре; конструкция узла изолирующих элементов трудоемка в изготовлении и эксплуатации; изолирующие элементы неуправляемо рассекают поток электролита, что ведет к неравномерности нанесения покрытия и, как следствие, к перерасходу металла покрытия. However, the following disadvantages are also inherent in such an electrolyzer: turbulizers are made on the cathode (product) itself or as a separate inkjet apparatus, which complicates the task in multi-thread processing of narrow tapes with a minimum interelectrode gap; the design of the assembly of insulating elements is laborious in the manufacture and operation; the insulating elements uncontrollably dissect the electrolyte flow, which leads to uneven coating and, as a result, to overuse of the coating metal.

В качестве прототипа выбран электролизер [3] , содержащий изолирующие элементы, неподвижно закрепленные в пазах свинцовых анодов. As a prototype, an electrolyzer [3] was selected, containing insulating elements fixedly mounted in the grooves of lead anodes.

Недостатками такой конструкции являются: неуправляемость потока электролита в зоне обработки; затруднена быстрая замена изношенных изолирующих элементов. The disadvantages of this design are: uncontrollability of the electrolyte flow in the treatment zone; difficult to quickly replace worn insulating elements.

Целью изобретения является интенсификация процесса нанесения покрытия при многониточной обработке узких лент за счет их колебания между токоподводами под действием турбулентных потоков электролита. The aim of the invention is the intensification of the coating process in multi-thread processing of narrow tapes due to their oscillations between current leads under the action of turbulent electrolyte flows.

Цель достигается тем, что в горизонтальном электролизере для нанесения покрытия на длинномерный прокат, содержащем корпус, горизонтально размещенные в нем верхний и нижний свинцовые аноды, выполненные с пазами, изолирующие элементы, неподвижно закрепленные в пазах, механизм непрерывного транспортирования проката, узлы токоподвода и систему циркуляции электролита, изолирующие элементы выполнены с поперечными пазами на одинаковом расстоянии друг от друга, пазы на соседних изолирующих элементах выполнены со смещением относительно друг друга, изолирующие элементы верхнего и нижнего анодов размещены в шахматном порядке. Крепление изолирующих элементов в пазах анодов осуществляют заковкой. The goal is achieved by the fact that in a horizontal electrolyzer for coating long steel containing a housing, the upper and lower lead anodes horizontally placed in it, made with grooves, insulating elements fixedly mounted in the grooves, a continuous rolling transportation mechanism, current supply nodes and a circulation system electrolyte, insulating elements are made with transverse grooves at the same distance from each other, grooves on adjacent insulating elements are made with offset relative to each other other, the insulating elements of the upper and lower anodes are placed in a checkerboard pattern. Fastening the insulating elements in the grooves of the anodes is carried out by shackling.

В электролизере турбулизации создается непосредственно вокруг плоского изделия, при этом используется специфика узкой ленты, т. е. ее гибкость в вертикальной плоскости. In the electrolyzer, turbulization is created directly around the flat product, while using the specifics of the narrow tape, i.e., its flexibility in the vertical plane.

При движении через электролизер лента натянута механизмом транспортирования относительно узлов токоподвода. Если на натянутую ленту в вертикальной плоскости воздействовать попеременно потоками электролита, то лента входит в колебания. Эффект такого колебания ленты является главным для турбулизации электролита на ее поверхности, что и интенсифицирует процесс нанесения покрытия. When moving through the electrolyzer, the tape is stretched by the transportation mechanism relative to the current supply nodes. If the tensioned tape in a vertical plane is alternately affected by electrolyte flows, then the tape enters into vibrations. The effect of such an oscillation of the tape is the main one for the turbulization of the electrolyte on its surface, which intensifies the coating process.

На фиг. 1 изображен электролизер для нанесения покрытия; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - изолирующие элементы; на фиг. 6 - схема монтажа изолирующих элементов в пазах свинцового анода; на фиг. 7 - схема потоков электролита относительно изделия. In FIG. 1 shows an electrolyzer for coating; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB in FIG. 2; in FIG. 4 is a section BB of FIG. 1; in FIG. 5 - insulating elements; in FIG. 6 is a mounting diagram of insulating elements in grooves of a lead anode; in FIG. 7 is a diagram of electrolyte flows relative to the product.

Горизонтальный электролизер (фиг. 1) состоит из корпуса, механизма непрерывного транспортирования проката, узла токоподвода и системы циркуляции электролита. В свою очередь механизм транспортирования включает: размоточное устройство 1, ножницы 2, стыкосварочную машину 3, обеспечивающую стыковку обрабатываемого изделия в непрерывную нить, а также моталку 4 для смотки готовой продукции. Узел токоподвода, предназначенный для подачи постоянного тока в зону обработки, включает токоподводящие устройства 5, источник 6 постоянного тока и шинопроводы 7. The horizontal electrolyzer (Fig. 1) consists of a housing, a mechanism for the continuous transportation of rolled products, a current lead assembly, and an electrolyte circulation system. In turn, the transportation mechanism includes: an unwinding device 1, scissors 2, a butt welding machine 3, which ensures the joining of the workpiece into a continuous thread, and also a winder 4 for winding the finished product. The current supply node, designed to supply direct current to the processing zone, includes current supply devices 5, a DC source 6 and busbars 7.

Система циркуляции электролита, предназначенная для постоянной прокачки электролита через корпус 8, включает бак-сборник 9, насосную установку 10 и трубопроводы с запорной арматурой (условно не показаны). Собственно электролизер (фиг. 2) представляет собой два плоских свинцовых электрода (анода), верхний 11 и нижний 12, которые соединены между собой посредством съемных боковых стенок 13. The electrolyte circulation system designed for continuous pumping of electrolyte through the housing 8 includes a collecting tank 9, a pumping unit 10 and pipelines with shutoff valves (not shown conditionally). The actual electrolyzer (Fig. 2) is two flat lead electrodes (anodes), the upper 11 and lower 12, which are interconnected by means of removable side walls 13.

Между электродами 11 (12) и стенками 13 образуется рабочая камера, в которой осуществляется технологический процесс нанесения покрытия. В рабочую камеру при помощи системы циркуляции постоянно подается электролит известными способами (сверху, снизу, сбоку и т. д. ). В данном случае рекомендуется подавать сверху. К рабочей поверхности анодов 11 (12) крепятся изолирующие элементы 14, предотвращение короткое замыкание (фиг. 3) между изделием и анодами. Between the electrodes 11 (12) and the walls 13, a working chamber is formed in which the coating process is carried out. Using a circulation system, the electrolyte is constantly supplied to the working chamber by known methods (top, bottom, side, etc.). In this case, it is recommended to serve from above. Insulating elements 14 are attached to the working surface of the anodes 11 (12), preventing a short circuit (Fig. 3) between the product and the anodes.

Для крепления изолирующих элементов 14 к аноду в последнем выполнены открытые П-образные пазы шириной Δ на всю ширину электролизера (фиг. 4). For fastening the insulating elements 14 to the anode, the latter has open U-shaped grooves with a width Δ over the entire width of the cell (Fig. 4).

Изолирующие элементы выполнены с поперечными пазами 15 на одинаковом расстоянии друг от друга, пазы 16 на соседних изолирующих элементах выполнены со смещением относительно друг друга, а изолирующие элементы верхнего и нижнего анодов размещены в шахматном порядке. The insulating elements are made with transverse grooves 15 at the same distance from each other, the grooves 16 on adjacent insulating elements are offset from each other, and the insulating elements of the upper and lower anodes are staggered.

Для крепления изолирующих элементов 14 в анодах выполнены открытые П-образные пазы 17 (фиг. 6а). Изолирующие элементы 14 выполнены по форме в виде равнобедренной пирамиды (фиг. 6б). При сборке элементы вставляются в пазы электрода (фиг. 6в). Деформированием (заковкой 18) обеспечивается неподвижное соединение (фиг. 6г). Места заковок 18 располагают в шахматном порядке, что обеспечивает надежное, стойкое против вибрации соединение. For fastening the insulating elements 14 in the anodes, open U-shaped grooves 17 are made (Fig. 6a). The insulating elements 14 are made in the form of an isosceles pyramid (Fig. 6b). During assembly, the elements are inserted into the grooves of the electrode (Fig. 6c). Deformation (shackle 18) provides a fixed connection (Fig. 6g). The places of the shackles 18 are staggered, which provides a reliable, resistant to vibration connection.

Изолирующие элементы по длине могут быть выполнены из отдельных кусков. The insulating elements along the length can be made of individual pieces.

Горизонтальный электролизер работает следующим образом. Horizontal electrolyzer operates as follows.

Согласно схеме (фиг. 6) ведут сборку изолирующих элементов 14 в пазах 17 анодов 11 и 12. According to the scheme (Fig. 6), the insulating elements 14 are assembled in the grooves 17 of the anodes 11 and 12.

Элементы в пазах 17 устанавливают также по схеме (фиг. 4 и 5). Elements in the grooves 17 are also set according to the scheme (Fig. 4 and 5).

Собирают верхний и нижний аноды согласно фиг. 2. The upper and lower anodes of FIG. 2.

Ленты разматывают с устройства 1, обрезают концы ножницами 2 и сваривают машиной 3. The tapes are unwound from the device 1, the ends are cut with scissors 2 and welded by the machine 3.

Ленты пропускают через устройство 5 и корпус 8, затем наматывают на моталку 4. В бак-сборник 9 заливают электролит, содержащий сернокислый цинк 300-350 г/л и серную кислоту 40-55 г/л, нагревают его до 50-55^о С. Включают насосную установку 10, заполняют корпус 8 так, чтобы между анодами 11 и 12 отсутствовали воздушные пробки, включают источник 6 постоянного тока, к узлам токоподводов (устройству 5) (т. е. к изделию) подают "минус", а к анодам 11 и 12 подают "плюс". Электролизер готов к работе для нанесения, например, цинкового покрытия в режиме: плотность тока 1-3,5 А/см²; скорость обработки более 1 м/с; толщина покрытия от 2,5 до 30 мкм; количество одновременно обрабатываемых ниток может достигать более 16 шт.Tape is passed through the device 5 and casing 8, and then wound on reel 4. The holding tank 9 is filled an electrolyte containing zinc sulphate 300-350 g / l sulfuric acid and 40-55 g / L, heated to 50-55 ^C. Turn on the pumping unit 10, fill the casing 8 so that there are no air plugs between the anodes 11 and 12, turn on a DC source 6, apply a minus to the current lead nodes (device 5) (that is, the product), and connect the anodes 11 and 12 serve plus. The cell is ready to work for applying, for example, a zinc coating in the mode: current density 1-3.5 A / cm ² ; processing speed more than 1 m / s; coating thickness from 2.5 to 30 microns; the number of simultaneously processed threads can reach more than 16 pcs.

В электролизере можно вести другие технологические операции; обезжиривание, травление, меднение, никелирование. In the electrolyzer, you can conduct other technological operations; degreasing, pickling, copper plating, nickel plating.

В электролизере возможна также обработка труб и проволоки. In the electrolyzer, it is also possible to process pipes and wires.

Особенностью конструкции предложенного электролизера является интенсивная прокатка электролита относительно поверхности изделия (фиг. 7). От насоса электролизера (согласно законам гидродинамики) в электролизере поступает в местах 19, т. е. между изделиями, где минимальное сопротивление потоку. Благодаря тому, что на пути потока расположены выступы - турбулизаторы (пазы 15 и 16), поток отклоняется в сторону изделия, образуются турбулентные потоки вокруг изделия (показано стрелками). Так как пазы 15, 16 турбулизаторов смещены на верхних и нижних изолирующих элементах 14, в свою очередь в соседних элементах, по ходу движения изделия, пазы 15 и 16 размещены в шахматном порядке, поток электролита закручивается по винтовой линии. A design feature of the proposed electrolyzer is the intensive rolling of the electrolyte relative to the surface of the product (Fig. 7). From the pump of the electrolyzer (according to the laws of hydrodynamics) in the electrolyzer comes in places 19, that is, between products, where there is minimal resistance to flow. Due to the fact that protrusions (turbulizers (grooves 15 and 16) are located on the flow path), the flow deviates towards the product, turbulent flows form around the product (shown by arrows). Since the grooves 15, 16 of the turbulators are displaced on the upper and lower insulating elements 14, in turn in the neighboring elements, along the direction of the product, the grooves 15 and 16 are staggered, the electrolyte flow is twisted along a helical line.

Благодаря этому более эффективно используется энергия потока для разрушения диффузионного слоя на поверхности изделия. Винтовой поток центрирует ленты по оси электролизера, исключая замыкание, создавая условия для равномерного нанесения толщины покрытия. Due to this, the flow energy is more efficiently used to destroy the diffusion layer on the surface of the product. The helical flow centers the tapes along the axis of the electrolyzer, eliminating the short circuit, creating conditions for uniform application of the coating thickness.

Таким образом в электролизере имеет место следующая последовательность работы потока электролита: общая подача электролита в электролизер (основного потока) вдоль хода изделия; местное отклонение направления потока в зазор между плоскостью ленты и анода (изолятора), т. е. на этом этапе возникает первая турбулизация электролита, которая частично снимает диффузионные ограничения на поверхности изделия; в связи с асимметричной турбулизацией лента входит в колебания между токоподводами и на ее поверхности происходят кавитационные явления, которые ведут к второй (основной) ступени турбулизации электролита на рабочей поверхности катода-изделия. Это вторая ступень турбулизации за счет колебаний (и как следствие кавитации) интенсифицирует процесс осаждения покрытия. Thus, the following sequence of operation of the electrolyte stream takes place in the electrolyzer: general supply of electrolyte to the electrolyzer (main stream) along the course of the product; local deviation of the flow direction into the gap between the plane of the tape and the anode (insulator), i.e., at this stage the first electrolyte turbulization occurs, which partially removes diffusion restrictions on the surface of the product; In connection with asymmetric turbulization, the tape enters into oscillations between current leads and cavitation phenomena occur on its surface, which lead to the second (main) stage of turbulization of the electrolyte on the working surface of the cathode-product. This second stage of turbulization due to oscillations (and as a result of cavitation) intensifies the process of coating deposition.

Наиболее эффективно электролизер используется при скорости цинкования 1 м/с, при 10 электролизерах длиной 1 м каждый, при производстве металлорукавов. The electrolyzer is most effectively used at a galvanizing speed of 1 m / s, with 10 electrolysers 1 m long each, in the production of metal hoses.

Claims

1. HORIZONTAL ELECTROLYZER FOR COATING ON LONG-LINE RENT, containing a housing, horizontally placed upper and lower lead anodes made with grooves, insulating elements fixedly mounted in the grooves, a continuous rolling transportation mechanism, current supply nodes and an electrolyte circulation system, different that, in order to intensify the coating process during multi-thread processing of narrow tapes due to their fluctuations between current leads under the influence of turbulent flows of electro one insulating elements are made with transverse grooves at the same distance from each other, the grooves on the adjacent insulating elements are made offset from each other, the insulating members of the upper and lower anodes arranged in a staggered manner.

2. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that the fastening of the insulating elements in the grooves of the anodes is carried out by shackling.