RU2283892C1 - Method of application of hot anticorrosive metallic coat (zinc coat) on metal pipes (versions) - Google Patents
Method of application of hot anticorrosive metallic coat (zinc coat) on metal pipes (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2283892C1 RU2283892C1 RU2005102432/02A RU2005102432A RU2283892C1 RU 2283892 C1 RU2283892 C1 RU 2283892C1 RU 2005102432/02 A RU2005102432/02 A RU 2005102432/02A RU 2005102432 A RU2005102432 A RU 2005102432A RU 2283892 C1 RU2283892 C1 RU 2283892C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- products
- inductor
- melt
- bath
- mechanical cleaning
- Prior art date
Links
Landscapes
- Coating With Molten Metal (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам нанесения металлических покрытий из расплава на металлические изделия.The invention relates to metallurgy, in particular to methods for applying metal coatings from a melt to metal products.
Известен способ нанесения горячего цинкового покрытия на металлическую поверхность [1]. Способ включает подготовку изделий к нанесению покрытия, загрузку изделий в горизонтальную ванну с расплавом, выдержку изделий в расплаве, выгрузку изделий из ванны с расплавом и охлаждение изделий. Подготовка изделий включает удаление ржавчины и других загрязнений путем механической очистки поверхности, обезжиривание и травление поверхности путем ее химической очистки и, в некоторых случаях, флюсование. Недостатком известного способа является повышенная трудоемкость химической очистки, которая требует утилизации отходов, в том числе больших объемов промывающей воды с остатками щелочи и кислоты. Недостатком известного способа, особенно для массивных или длинномерных изделий, является потребность больших рабочих площадей для размещения горизонтальных ванн с кислотой, щелочью и горячим расплавом. При этом большая поверхностная площадь ванн является источником вредных испарений, особенно тяжелых металлов от зеркала расплава. Недостатком известного способа является загрузка изделий в ванну с расплавом без предварительного подогрева изделий, что приводит к снижению качества покрытия за счет увеличения времени выдержки изделий в расплаве на величину времени нагрева изделий до температуры плавления металлического покрытия, а также к потерям тепла в расплаве. К недостаткам следует отнести сложность выгрузки массивных и длинномерных изделий из горизонтальной ванны расплава, которая заключается в том, чтобы при минимизации времени выгрузки изделий сохранить качественное равномерное покрытие, обеспечить слив избыточного металла из внутренних полостей изделий и не допустить выплесков расплава из ванны.A known method of applying a hot zinc coating on a metal surface [1]. The method includes preparing the products for coating, loading the products into a horizontal bath with the melt, holding the products in the melt, unloading the products from the bath with the melt and cooling the products. Product preparation includes the removal of rust and other contaminants by mechanical cleaning of the surface, degreasing and etching of the surface by chemical cleaning and, in some cases, fluxing. The disadvantage of this method is the increased complexity of chemical treatment, which requires the disposal of waste, including large volumes of washing water with residual alkali and acid. The disadvantage of this method, especially for massive or long products, is the need for large working areas for horizontal baths with acid, alkali and hot melt. Moreover, the large surface area of the baths is a source of harmful fumes, especially heavy metals from the melt mirror. The disadvantage of this method is the loading of products into the bath with the melt without preheating the products, which leads to a decrease in the quality of the coating by increasing the exposure time of the products in the melt by the amount of time the products are heated to the melting temperature of the metal coating, as well as heat loss in the melt. The disadvantages include the difficulty of unloading massive and lengthy products from a horizontal melt pool, which consists in maintaining a high-quality uniform coating while minimizing the unloading time of the products, to ensure that excess metal is drained from the internal cavities of the product, and to prevent splash of the melt from the bath.
Известен способ нанесения горячего цинкового покрытия на металлические трубы [2], включающий подготовку изделий путем механической и химической очистки поверхности, и, в некоторых случаях, путем флюсования, загрузку изделий в вертикальную ванну с расплавом, выдержку изделий в расплаве, выгрузку изделий из расплава и охлаждение изделий. Использование вертикальной ванны с малой поверхностью зеркала металлического расплава позволяет снизить количество вредных испарений тяжелых металлов. Недостатком известного способа является использование вредной для окружающей среды химической очистки. Недостатком является загрузка изделий в ванну с расплавом без предварительного подогрева изделий, что нарушает температурную стабильность расплава, требует дополнительных расходов на подогрев расплава и снижает качество покрытия.A known method of applying hot zinc coating to metal pipes [2], including the preparation of products by mechanical and chemical cleaning of the surface, and, in some cases, by fluxing, loading the products into a vertical bath with the melt, holding the products in the melt, unloading the products from the melt and product cooling. The use of a vertical bath with a small surface of the metal melt mirror reduces the amount of harmful fumes of heavy metals. The disadvantage of this method is the use of harmful environmental cleaning. The disadvantage is the loading of products into the bath with the melt without preheating the products, which violates the temperature stability of the melt, requires additional costs for heating the melt and reduces the quality of the coating.
Прототипом предлагаемого изобретения является способ нанесения металлических покрытий на внутреннюю и наружную поверхности длинномерных труб, осуществляемый в устройстве [3]. Способ включает подготовку изделий путем механической и химической очистки поверхности и, в некоторых случаях, путем флюсования, а также путем индукционного нагрева изделий; загрузку изделий в вертикальную ванну с расплавом, выдержку изделий в расплаве, выгрузку изделий из ванны с расплавом и охлаждение изделий. Индукционный нагрев изделий индуктором для индукционного нагрева промышленной частоты непосредственно перед их загрузкой в ванну с расплавом производится до температуры выше температуры расплава. Ванна выполняется в форме усеченной изогнутой трубы. При использовании флюсования для подготовки поверхности флюс заливается во входную сторону ванны с расплавом и располагается над уровнем металлического расплава. Недостатком способа по прототипу является использование вредной для окружающей среды химической очистки поверхности. Недостатком является сложность процесса нанесения покрытий, связанная с формой сквозной ванны с расплавом, требующей предварительной непрерывной гибки трубы при загрузке ее во входную сторону ванны. Недостатком способа по прототипу является недостаточно высокое качество покрытия за счет того, что выдержка трубы в расплаве производится в процессе сквозного непрерывного перемещения согнутой трубы через ванну с расплавом, а после выгрузки с выходной стороны ванны покрытая труба подвергается прямолинейной правке. Недостатком является также постоянный перегрев расплава при загрузке труб, нагретых до температуры выше температуры расплава, что приводит к интенсивному образованию нежелательного сплава, дросса - гартцинка, и снижает качество покрытия.The prototype of the invention is a method of applying metal coatings on the inner and outer surfaces of long pipes, carried out in the device [3]. The method includes preparing products by mechanical and chemical cleaning of the surface and, in some cases, by fluxing, as well as by induction heating of the products; loading products into a vertical bath with the melt, holding the products in the melt, unloading the products from the bath with the melt and cooling the products. Induction heating of products by an inductor for induction heating of industrial frequency immediately before loading them into a bath with a melt is carried out to a temperature above the temperature of the melt. The bath is made in the form of a truncated curved pipe. When using fluxing to prepare the surface, the flux is poured into the input side of the bath with the melt and is located above the level of the metal melt. The disadvantage of the prototype method is the use of harmful to the environment chemical surface cleaning. The disadvantage is the complexity of the coating process associated with the shape of the through bath with the melt, requiring preliminary continuous bending of the pipe when loading it into the inlet side of the bath. The disadvantage of the prototype method is the insufficiently high quality of the coating due to the fact that the exposure of the pipe in the melt is carried out in the process of continuous continuous movement of the bent pipe through the bath with the melt, and after unloading from the output side of the bath, the coated pipe undergoes straightforward straightening. The disadvantage is the constant overheating of the melt when loading pipes heated to a temperature above the melt temperature, which leads to the intensive formation of an undesirable alloy, dross - hartsink, and reduces the quality of the coating.
Вышеуказанные известные способы и способ по прототипу состоят из двух вариантов способа нанесения покрытия: без флюсования и с флюсованием.The above known methods and the prototype method consist of two variants of the coating method: without fluxing and with fluxing.
В связи с указанными недостатками способа нанесения горячего металлического покрытия на металлические изделия по прототипу существует задача создания более простого и менее вредного для окружающей среды способа нанесения покрытия при улучшении качества покрытия и снижении затрат на его реализацию.In connection with these shortcomings of the method of applying a hot metal coating on metal products according to the prototype, there is the task of creating a simpler and less environmentally harmful method of coating, while improving the quality of the coating and reducing the cost of its implementation.
Поставленная задача решается с помощью двух вариантов способа следующим образом.The problem is solved using two variants of the method as follows.
В способе нанесения горячего антикоррозийного металлического покрытия - цинкового, на металлические изделия - трубы, по первому варианту, включающем подготовку изделий путем механической очистки поверхности и путем индукционного нагрева изделий, загрузку изделий в вертикальную ванну с расплавом, выдержку изделий в расплаве, выгрузку изделий из ванны с расплавом и охлаждение изделий, механическую очистку поверхности производят до металлического блеска; индукционный нагрев изделий производят токами высокой частоты на глубину, определяемую частотой тока индуктора для индукционного нагрева токами высокой частоты, для чего изделия после механической очистки поверхности закрепляют вертикально и устанавливают над индуктором, при этом петлю индуктора располагают над ванной с расплавом с возможностью варьирования расстояния между индуктором и зеркалом расплава; загрузку изделий в ванну с расплавом производят путем опускания изделий сквозь петлю работающего индуктора, после чего ток в индукторе отключают, а вертикальную выгрузку изделий из ванны с расплавом производят сквозь петлю отключенного индуктора.In the method of applying a hot anti-corrosion metal coating - zinc, on metal products - pipes, according to the first embodiment, including preparing the products by mechanical cleaning of the surface and by induction heating of the products, loading the products into a vertical bath with the melt, holding the products in the melt, unloading the products from the bath with melt and cooling of products, mechanical cleaning of the surface is carried out to a metallic luster; induction heating of products is carried out by high-frequency currents to a depth determined by the frequency of the inductor current for induction heating by high-frequency currents, for which the products, after mechanical cleaning of the surface, are mounted vertically and mounted above the inductor, while the inductor loop is placed above the bath with the melt with the possibility of varying the distance between the inductor and a melt mirror; the products are loaded into the bath with the melt by lowering the products through the loop of the working inductor, after which the current in the inductor is turned off, and the vertical discharge of the products from the bath with the melt is made through the loop of the disconnected inductor.
При этом в некоторых случаях механическую очистку и индукционный нагрев токами высокой частоты производят только той части поверхности изделий, которая требует нанесения покрытия.Moreover, in some cases, mechanical cleaning and induction heating by high-frequency currents produce only that part of the surface of the products that requires coating.
При этом в некоторых случаях для нанесения покрытий на разные части поверхности изделий загрузку изделий в ванну с расплавом производят более одного раза.Moreover, in some cases, for coating on different parts of the surface of the product, the product is loaded into the molten bath more than once.
В способе нанесения горячего антикоррозийного металлического покрытия - цинкового, на металлические изделия - трубы, по второму варианту, включающем подготовку изделий путем механической очистки поверхности, путем флюсования и путем индукционного нагрева изделий, загрузку изделий в вертикальную ванну с расплавом, выдержку изделий в расплаве, выгрузку изделий из ванны с расплавом и охлаждение изделий, механическую очистку поверхности производят до металлического блеска; флюсование выполняют путем загрузки изделий в вертикальную ванну с флюсом с последующей сушкой поверхности изделий с помощью индукционного нагрева токами высокой частоты; индукционный нагрев изделий производят токами высокой частоты на глубину, определяемую частотой тока индуктора для индукционного нагрева токами высокой частоты, для чего изделия после механической очистки и флюсования поверхности закрепляют вертикально и устанавливают над индуктором, при этом петлю индуктора располагают над ванной с расплавом с возможностью варьирования расстояния между индуктором и зеркалом расплава; загрузку изделий в ванну с расплавом производят путем опускания изделий сквозь петлю работающего индуктора, после чего ток в индукторе отключают, а вертикальную выгрузку изделий из ванны с расплавом производят сквозь петлю отключенного индуктора.In the method of applying a hot anticorrosive metal coating - zinc, on metal products - pipes, according to the second option, including preparing the products by mechanical cleaning of the surface, by fluxing and by induction heating of the products, loading the products into a vertical bath with the melt, holding the products in the melt, unloading products from a bath with a melt and cooling of products, mechanical cleaning of the surface is carried out to a metallic luster; fluxing is performed by loading the products in a vertical bath with a flux, followed by drying the surface of the products by induction heating with high-frequency currents; induction heating of products is carried out by high-frequency currents to a depth determined by the frequency of the inductor current for induction heating by high-frequency currents, for which products, after mechanical cleaning and fluxing of the surface, are fixed vertically and mounted above the inductor, while the inductor loop is placed over the bath with the melt with the possibility of varying the distance between the inductor and the melt mirror; the products are loaded into the bath with the melt by lowering the products through the loop of the working inductor, after which the current in the inductor is turned off, and the vertical discharge of the products from the bath with the melt is made through the loop of the disconnected inductor.
При этом в некоторых случаях механическую очистку, флюсование и индукционный нагрев изделий токами высокой частоты производят только той части поверхности изделий, которая требует нанесения покрытия.Moreover, in some cases, mechanical cleaning, fluxing and induction heating of products with high-frequency currents produce only that part of the surface of the products that requires coating.
При этом для нанесения покрытий на разные части поверхности изделий загрузку изделий в ванну с расплавом производят более одного раза.Moreover, for coating on different parts of the surface of the product, the product is loaded into the molten bath more than once.
Технический результат от применения предлагаемого способа состоит в снижении вредности для окружающей среды процесса нанесения горячего покрытия, в улучшении качества покрытия и в уменьшении количества нежелательных сплавов в расплаве.The technical result from the application of the proposed method is to reduce the environmental harmfulness of the process of applying a hot coating, to improve the quality of the coating and to reduce the amount of unwanted alloys in the melt.
Указанный результат достигается тем, что предлагаемый способ, в отличие от способа по прототипу, не использует вредную для окружающей среды химическую очистку поверхности, а производит более качественную механическую очистку поверхности до металлического блеска, которая дополняется очисткой поверхности изделий от органических загрязнений и удалением влаги при индукционном нагреве изделий токами высокой частоты.This result is achieved by the fact that the proposed method, in contrast to the prototype method, does not use chemical cleaning of the surface that is harmful to the environment, but performs better mechanical cleaning of the surface to a metallic luster, which is complemented by cleaning the surface of products from organic contaminants and removing moisture during induction heating products with high frequency currents.
Указанный результат достигается использованием индукционного нагрева изделий токами высокой частоты вместо используемой в способе по прототипу промышленной частоты и позволяет путем выбора частоты тока индуктора выделить тепло на заданной глубине от поверхности изделий, не перегревая поверхность. При этом указанный результат достигается также возможностью варьирования расстоянием между индуктором и зеркалом расплава за счет подвижной установки индуктора над ванной с расплавом. Это объясняется тем, что при подготовке изделий к нанесению покрытия предлагаемым способом нет необходимости нагревать в индукторе весь объем изделия до температуры выше температуры плавления металлического покрытия и немедленно загружать его в расплав, как в способе по прототипу. При использовании токов высокой частоты имеется возможность, выделив тепло только на рассчитанной глубине от поверхности изделия, за время перемещения изделий от индуктора к зеркалу расплава выровнять температуру по всему объему изделия за счет теплопроводности до величины, равной температуре плавления металлического покрытия. При этом по сравнению со способом по прототипу уменьшается количество нежелательных сплавов в расплаве за счет отсутствия перегрева расплава, что позволяет улучшить качество покрытия.This result is achieved by using induction heating of products with high-frequency currents instead of the industrial frequency used in the prototype method and allows the heat to be generated at a given depth from the surface of the products by selecting the inductor current frequency without overheating the surface. Moreover, this result is also achieved by the possibility of varying the distance between the inductor and the melt mirror due to the movable installation of the inductor above the bath with the melt. This is because in the preparation of products for coating by the proposed method, there is no need to heat the entire volume of the product in the inductor to a temperature above the melting temperature of the metal coating and immediately load it into the melt, as in the prototype method. When using high-frequency currents, it is possible, having released heat only at a calculated depth from the surface of the product, to equalize the temperature over the entire volume of the product due to thermal conductivity to a value equal to the melting temperature of the metal coating during the movement of the products from the inductor to the melt mirror. Moreover, in comparison with the method of the prototype, the number of undesirable alloys in the melt is reduced due to the absence of overheating of the melt, which improves the quality of the coating.
Указанный результат достигается использованием более простой бесконтактной вертикальной загрузки в ванну с расплавом и вертикальной выгрузки изделий сквозь петлю индуктора. Это происходит благодаря вертикальному закреплению изделий и их установке над индуктором, петля которого располагается над вертикальной ванной с расплавом. При этом качество покрытия улучшается по сравнению со способом по прототипу, в котором поверхность изделий при непрерывной гибке и последующей правке уже покрытых изделий подвергается контакту с формирующими роликами.The specified result is achieved by using a simpler non-contact vertical loading into the melt bath and vertical unloading of products through the inductor loop. This is due to the vertical fastening of the products and their installation above the inductor, the loop of which is located above the vertical bath with the melt. Moreover, the quality of the coating is improved compared with the method of the prototype, in which the surface of the products during continuous bending and subsequent dressing of already coated products is subjected to contact with the forming rollers.
В некоторых случаях указанный результат достигается при нанесении покрытия не на все изделие, а только на его часть. Это объясняется особенностями индукционного нагрева токами высокой частоты, который позволяет осуществлять как сквозной нагрев всего изделия, так и его поверхностный нагрев, в частности выборочный нагрев, только той поверхности изделия или той части поверхности, которая подлежит покрытию. Так с помощью выбора оптимальных значений величин мощности, подводимой к индуктору, частоты тока и геометрических параметров индуктора индукционный нагрев токами высокой частоты позволяет выделить тепло только в заданных участках поверхности изделий и на заданную глубину. При этом после выгрузки изделий из расплава будут иметь покрытие только те участки поверхности изделий, которые имели подготовленную в соответствии с предлагаемым способом поверхность для нанесения покрытия. Загрузка в ванну с расплавом одних и тех же изделий может производиться несколько раз. Указанный технический результат расширяет возможность применения предлагаемого способа по сравнению со способом по прототипу.In some cases, this result is achieved when coating is not applied to the entire product, but only to part of it. This is due to the peculiarities of induction heating by high-frequency currents, which allows both through heating of the entire product and its surface heating, in particular selective heating, of only that surface of the product or that part of the surface to be coated. So, by choosing the optimal values of the power supplied to the inductor, the current frequency and the geometrical parameters of the inductor, induction heating with high-frequency currents allows heat to be generated only in predetermined sections of the product surface and to a predetermined depth. In this case, after unloading the products from the melt, only those surface sections of the products that have a coating surface prepared in accordance with the proposed method will be coated. Loading into the bath with the melt of the same products can be performed several times. The specified technical result extends the possibility of applying the proposed method in comparison with the method of the prototype.
Указанный результат достигается при подготовке изделий к нанесению покрытия флюсованием в вертикальной ванне с флюсом и последующей сушке поверхности с помощью индукционного нагрева токами высокой частоты, который обеспечивает гарантированное качество сушки. Флюсование производится после механической очистки поверхности до зеркального металлического блеска. Кроме того, для сушки и для нагрева изделий может быть использован один индуктор с петлей сложной формы, например, с одним или несколькими верхними витками большей площади внутреннего сечения и большей длины, чем нижние, предназначенные для нагрева. Выбор геометрии верхних витков позволяет минимизировать подводимую удельную мощность к влажным поверхностям изделий, покрытым флюсом, и обеспечить безопасную сушку. При этом флюсование происходит без окислительных процессов и не требует защитных газов, как это имеет место в способе по прототипу.The specified result is achieved in the preparation of products for flux coating in a vertical flux bath and subsequent drying of the surface by induction heating with high-frequency currents, which ensures guaranteed drying quality. Fluxing is performed after mechanical cleaning of the surface to a specular metallic sheen. In addition, for drying and for heating products, a single inductor with a loop of complex shape can be used, for example, with one or more upper turns of a larger internal cross-sectional area and longer than the lower ones intended for heating. The choice of the geometry of the upper turns allows you to minimize the specific power supplied to the wet surfaces of the products coated with flux, and to ensure safe drying. In this case, fluxing occurs without oxidative processes and does not require protective gases, as is the case in the prototype method.
Сущность предлагаемого способа в первом варианте без флюсования заключается в следующем.The essence of the proposed method in the first embodiment without fluxing is as follows.
Для того чтобы нанести горячее металлическое покрытие на металлическое изделие или на несколько изделий одновременно, например на трубы, путем их погружения в ванну с расплавом, проводится предварительная подготовка изделий. Поверхность, подлежащая нанесению покрытия, механически очищается от ржавчины и других загрязнений и доводится до металлического блеска. Перед загрузкой в ванну с расплавом изделия нагреваются с помощью индуктора для индукционного нагрева токами высокой частоты, причем при нагреве происходит окончательная очистка поверхности, при которой удаляются возможные органические загрязнения и влага. Для осуществления указанного нагрева изделия закрепляются вертикально и устанавливаются над индуктором, причем петля индуктора располагается над вертикальной ванной с расплавом. Индуктор выбирается разъемного или неразъемного типа в зависимости от геометрических параметров изделий и от удобства перемещения изделий к индуктору, при этом расстояние между индуктором и зеркалом расплава может варьироваться передвижением индуктора. Затем в индуктор подается ток высокой частоты и изделия опускаются сквозь петлю работающего индуктора в ванну с расплавом. Нагрев изделий определяется величиной мощности, подводимой к индуктору, частотой тока в индукторе, скоростью перемещения изделий сквозь петлю индуктора, расстоянием между индуктором и зеркалом расплава, а также геометрическими параметрами индуктора. При этом может выполняться сквозной нагрев каждого изделия или поверхностный нагрев, в частности выборочный нагрев, на заданную глубину, которая определяется частотой тока индуктора. Так, например, индукционный нагрев позволяет равномерно нагреть внешнюю и внутреннюю поверхности трубы или нескольких труб одновременно, а также только одну из указанных поверхностей. Путем варьирования расстояния между петлей индуктора и зеркалом расплава можно добиться равномерного распределения тепла внутри изделий при достижении ими зеркала расплава. Оптимальным нагревом следует считать температуру изделий при их загрузке в расплав, равную температуре металлического расплава в ванне. После прохождения изделий сквозь петлю индуктора ток в индукторе отключается. Нагретые изделия загружаются в вертикальную ванну в форме прямой трубы, выдерживаются в ней для нанесения покрытия и выгружаются из ванны вертикально тем же путем, а именно сквозь петлю отключенного индуктора и охлаждаются. При этом отходы в расплаве удаляются по мере их появления, но предлагаемый способ за счет выравнивания температур изделия и расплава позволяет минимизировать количество нежелательных сплавов при цинковании хрупких слоев железоцинковых сплавов, что позволяет улучшить качество покрытия. Предлагаемый способ применяется для изделий с разнообразными габаритами и формой, в том числе со сложной формой поверхности и изделий с резьбой. В некоторых случаях способ позволяет нанести покрытие на часть поверхности изделия или нескольких изделий. Для этого только часть поверхности изделий подвергается механической очистке и нагреву, а загрузка в ванну производится таким образом, чтобы часть подготовленной к нанесению покрытия поверхности находилась в расплаве. При этом за время выдержки изделий в расплаве покрытие образуется только на предварительно подготовленных участках поверхности изделий. Если существует несколько частей поверхности изделий, которые не могут быть нагреты одним индуктором одновременно, то изделия несколько раз подвергаются подготовке поверхности и загрузке в ванну с расплавом.In order to apply a hot metal coating to a metal product or to several products at the same time, for example pipes, by immersing them in a bath with a melt, preliminary preparation of the products is carried out. The surface to be coated is mechanically cleaned of rust and other contaminants and brought to a metallic luster. Before loading into a bath with a melt, the products are heated using an inductor for induction heating with high-frequency currents, and when heated, the surface is finally cleaned up, at which possible organic contaminants and moisture are removed. To carry out the indicated heating, the products are fixed vertically and mounted above the inductor, and the inductor loop is located above the vertical bath with the melt. The inductor is selected detachable or one-piece type depending on the geometric parameters of the products and the convenience of moving the products to the inductor, while the distance between the inductor and the melt mirror can vary the movement of the inductor. Then, a high-frequency current is supplied to the inductor and the products are lowered through the loop of the working inductor into the bath with the melt. The heating of the products is determined by the amount of power supplied to the inductor, the current frequency in the inductor, the speed of movement of the products through the loop of the inductor, the distance between the inductor and the melt mirror, as well as the geometric parameters of the inductor. In this case, through heating of each product or surface heating, in particular selective heating, to a predetermined depth, which is determined by the frequency of the inductor current, can be performed. So, for example, induction heating allows you to evenly heat the outer and inner surfaces of the pipe or several pipes at the same time, as well as only one of these surfaces. By varying the distance between the inductor loop and the melt mirror, it is possible to achieve a uniform distribution of heat inside the products when they reach the melt mirror. The optimal heating should be considered the temperature of the products when they are loaded into the melt, equal to the temperature of the metal melt in the bath. After the products pass through the inductor loop, the current in the inductor is turned off. Heated products are loaded into a vertical bath in the form of a straight pipe, maintained in it for coating and discharged vertically from the bath in the same way, namely, through a loop of a disconnected inductor and cooled. At the same time, the waste in the melt is removed as it appears, but the proposed method, by equalizing the temperature of the product and the melt, allows minimizing the amount of unwanted alloys when galvanizing brittle layers of zinc-iron alloys, which improves the quality of the coating. The proposed method is used for products with various dimensions and shapes, including those with complex surface shapes and threaded products. In some cases, the method allows coating a part of the surface of an article or several articles. To do this, only part of the surface of the products is subjected to mechanical cleaning and heating, and loading into the bath is carried out in such a way that part of the surface prepared for coating is in the melt. Moreover, during the exposure of the products in the melt, the coating is formed only on previously prepared sections of the surface of the products. If there are several parts of the surface of the products that cannot be heated by one inductor at the same time, then the products are subjected to surface preparation several times and loading them into the molten bath.
Сущность предлагаемого способа во втором варианте с флюсованием заключается в следующем.The essence of the proposed method in the second embodiment with fluxing is as follows.
После механической очистки поверхности до металлического блеска изделия закрепляются и перемещаются на тех же приспособлениях, которые предусмотрены в предлагаемом способе без флюсования. Изделия вертикально загружаются в вертикальную ванну с флюсом, и после их выдержки во флюсе и вертикальной выгрузки из ванны без смены приспособлений для перемещения производится индукционная сушка поверхности изделий токами высокой частоты путем опускания изделий сквозь петлю работающего индуктора, и далее процесс производится так же, как в варианте без флюсования. При этом возможно использование одного и того же индуктора для индукционного нагрева изделий токами высокой частоты и для сушки после флюсования за счет выполнения индуктора с петлей сложной формы. При этом сушка и нагрев производятся при питании от одного высокочастотного генератора и на одной и той же частоте.After mechanical cleaning of the surface to a metallic sheen, the products are fixed and moved on the same devices that are provided in the proposed method without fluxing. The products are vertically loaded into a vertical bath with a flux, and after they are held in the flux and vertically discharged from the bath without changing the devices for moving, induction drying of the surface of the products is carried out by high-frequency currents by lowering the products through the loop of the working inductor, and then the process is performed as in version without fluxing. It is possible to use the same inductor for induction heating of products with high-frequency currents and for drying after fluxing due to the implementation of the inductor with a loop of complex shape. In this case, drying and heating are carried out when powered by one high-frequency generator and at the same frequency.
Таким образом, предлагаемый способ по сравнению со способом по прототипу позволяет снизить вредность процесса нанесения горячего покрытия для окружающей среды, снизить потребность в больших площадях, уменьшить количество экологически грязных отходов и повысить качество наносимого покрытия.Thus, the proposed method in comparison with the method of the prototype can reduce the harmfulness of the process of applying a hot coating to the environment, reduce the need for large areas, reduce the amount of environmentally dirty waste and improve the quality of the coating.
ПРИМЕР РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯAn example implementation of the invention
Был выполнен действующий макет установки для цинкования труб, на котором проводили апробирование предлагаемого технического решения методом натурного макетирования. Для реализации предлагаемого способа изготовили механизм вертикального перемещения для подъема и опускания труб. Также был использован высокочастотный генератор ВЧИ - 100/0,066 с частотой 66 кГц и колебательной мощностью 100 кВт с петлевым индуктором, а также вертикальная ванна с цинком, представляющая собой тигель в виде трубы диаметром 76 мм с толщиной стенки 3 мм, длиной 350 см, выполненный из стали 08 кП. Индуктор установили над ванной с расплавом, расстояние от нижнего витка петлевого индуктора до зеркала расплава составило приблизительно 300 см. Цинк в ванне разогревали с помощью спирального охватывающего ванну ТЭНа, снабженного теплоизоляцией. Электрическая мощность, подводимая к ТЭНу, регулировалась тиристорным преобразователем, и при стартовом нагреве ванны для расплавления цинка потребляемая мощность составила 4 кВт, а далее рабочую температуру цинка в ванне, равную 460 градусов Цельсия, поддерживали при потреблении мощности приблизительно 0,8 кВт. Температуру нагрева цинка в ванне контролировали тремя термопарами, размещенными на разной высоте ванны. Температуру нагрева трубы в индукторе и при ее перемещении к ванне с расплавом контролировали фотопирометрическим датчиком температуры. При загрузке в ванну температура составляла 460 градусов Цельсия. Процесс цинкования осуществляли следующим образом.The current layout of the installation for galvanizing pipes was carried out, on which the proposed technical solution was tested by the method of full-scale prototyping. To implement the proposed method, a vertical movement mechanism was made for raising and lowering the pipes. We also used a high-frequency generator RFI - 100 / 0.066 with a frequency of 66 kHz and an oscillatory power of 100 kW with a loop inductor, as well as a vertical bath with zinc, which is a crucible in the form of a pipe with a diameter of 76 mm with a wall thickness of 3 mm, length 350 cm, made from steel 08 kP. The inductor was installed above the bath with the melt, the distance from the lower turn of the loop inductor to the mirror of the melt was approximately 300 cm. The zinc in the bath was heated using a spiral heater covering the bath, equipped with thermal insulation. The electric power supplied to the heating element was regulated by a thyristor converter, and when starting the bath for zinc melting, the power consumption was 4 kW, and then the working temperature of zinc in the bath, equal to 460 degrees Celsius, was maintained at a power consumption of approximately 0.8 kW. The temperature of zinc heating in the bath was controlled by three thermocouples placed at different bath heights. The heating temperature of the pipe in the inductor and when it was moved to the bath with the melt was controlled by a photopyrometric temperature sensor. When loading into the bath, the temperature was 460 degrees Celsius. The galvanizing process was carried out as follows.
1. Проводили цинкование внешней и внутренней поверхности трубы по варианту без флюсования. При этом подлежащую цинкованию трубу диаметром 43 мм с толщиной стенки 3 мм зачищали механическим способом снаружи и изнутри до зеркального металлического блеска (без применения травления и обезжиривания), закрепляли в механизме вертикального перемещения, устанавливали над петлей индуктора и над ванной с расплавом, а затем трубу опускали. Верхний виток петли индуктора выполнили диаметром 70 мм и длиной 8 мм, а нижний - диаметром 53 мм и длиной 8 мм. После включения высокочастотного генератора установили необходимую частоту тока в индукторе для выделения тепла на глубине около 1 мм с наружной и внутренней стороны трубы. Затем трубу опускали в ванну с расплавом сквозь петлю работающего индуктора со скоростью приблизительно 1,2 м/мин. При прохождении верхнего витка индуктора при умеренной температуре нагрева происходила сушка поверхности, если на ней имелись следы влаги, и очистка поверхности от возможных органических загрязнений, которые могли появиться после механической очистки при транспортировке трубы к индуктору. При прохождении нижнего витка индуктора происходил основной нагрев трубы, который обеспечивал равномерный нагрев по всему объему трубы до 460 градусов Цельсия при загрузке в расплавленный цинк, температура которого поддерживалась также равной 460 градусов Цельсия. Мощность, потребляемая от высокочастотного генератора, составила приблизительно 60 кВт. При погружении на глубину 300 см перемещение трубы останавливали, а высокочастотный генератор отключали. Производили выдержку трубы в ванне в течение 20 секунд и начинали вертикальную выгрузку трубы из ванны сквозь петлю отключенного индуктора. При необходимости в процессе подъема трубы сдували сжатым воздухом избыток цинка и удаляли продукты отходов горячего цинкования - дросса.1. Galvanized the external and internal surface of the pipe according to the version without fluxing. At the same time, a 43 mm diameter pipe to be galvanized with a wall thickness of 3 mm was mechanically cleaned externally and internally to a mirror-like metallic luster (without etching and degreasing), fixed in a vertical movement mechanism, installed over the inductor loop and over the molten bath, and then the pipe lowered. The upper loop of the inductor loop was made with a diameter of 70 mm and a length of 8 mm, and the lower one with a diameter of 53 mm and a length of 8 mm. After turning on the high-frequency generator, the necessary current frequency was established in the inductor for heat generation at a depth of about 1 mm from the outside and inside of the pipe. Then the pipe was lowered into the molten bath through the loop of the working inductor at a speed of approximately 1.2 m / min. When passing the upper coil of the inductor at a moderate heating temperature, the surface was dried if there were traces of moisture on it, and the surface was cleaned of possible organic contaminants that could appear after mechanical cleaning during transportation of the pipe to the inductor. When passing the lower coil of the inductor, the main heating of the pipe occurred, which ensured uniform heating throughout the pipe to 460 degrees Celsius when loaded into molten zinc, the temperature of which was also maintained at 460 degrees Celsius. The power consumed by the high-frequency generator was approximately 60 kW. When immersed to a depth of 300 cm, the movement of the pipe was stopped, and the high-frequency generator was turned off. The pipe was held in the bath for 20 seconds and the pipe was unloaded vertically from the bath through the loop of the disconnected inductor. If necessary, in the process of lifting the pipe, excess zinc was blown off with compressed air and the products of hot-dip galvanizing waste - dross were removed.
2. Проводили цинкование трубы по варианту с флюсованием. После механической очистки до зеркального металлического блеска наружной и внутренней стороны трубы ее закрепляли в механизме вертикального перемещения, устанавливали трубу над вертикальной ванной с флюсом и опускали трубу в ванну. Затем вертикально выгружали трубу из ванны с флюсом и перемещали трубу к индуктору для индукционного нагрева токами высокой частоты, который использовали одновременно для сушки и для нагрева. Использовали индуктор, идентичный индуктору в п.1, но длину верхних витков увеличили до 25 мм для обеспечения щадящего режима сушки влажной поверхности. Опускали трубу вертикально сквозь петлю работающего индуктора и далее выполняли процесс нанесения по п.1. При этом за счет гарантированно качественной сушки поверхности изделий токами высокой частоты получали качественное покрытие.2. Conducted galvanizing pipe option with fluxing. After mechanical cleaning to a mirror-like metallic sheen on the outside and inside of the pipe, it was fixed in a vertical movement mechanism, a pipe was installed over a vertical bath with a flux and the pipe was lowered into the bath. Then the pipe was vertically unloaded from the flux bath and the pipe was moved to the inductor for induction heating with high-frequency currents, which was used simultaneously for drying and for heating. An inductor identical to the inductor in item 1 was used, but the length of the upper turns was increased to 25 mm to ensure gentle drying of the wet surface. The pipe was lowered vertically through the loop of the working inductor and then the application process according to claim 1 was performed. Moreover, due to guaranteed high-quality drying of the surface of the products by high-frequency currents, a high-quality coating was obtained.
3. Очищали механическим способом только некоторые участки на наружной поверхности трубы и далее проводили такую же обработку по п.1 или по п.2, погружая трубу на глубину, необходимую для нанесения покрытия на зачищенные участки.3. Mechanically cleaned only some areas on the outer surface of the pipe and then carried out the same treatment according to claim 1 or according to claim 2, immersing the pipe to a depth necessary for coating the cleaned areas.
В результате получали качественное покрытие на заданных участках трубы.As a result, a high-quality coating was obtained at predetermined pipe sections.
Макетные испытания показали, что полученные образцы отвечают всем требованиям, предъявляемым на трубы оцинкованные, полученные методом горячего цинкования, при этом трудоемкость и вредность процесса цинкования были оценены как более низкие, чем при способе по прототипу.Dummy tests showed that the obtained samples meet all the requirements for galvanized pipes obtained by hot galvanizing, while the complexity and harmfulness of the galvanizing process were rated as lower than with the prototype method.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2033471, МПК С 23 С 2/06, С 23 С 2/32, опубл. 1995.1. RF patent No. 2033471, IPC С 23 С 2/06, С 23 С 2/32, publ. 1995.
2. Руководство по горячему цинкованию. Перевод с немецкого под ред. М.И.Огинского. Москва - Металлургия, 1975 г. с.126-181.2. Guide to hot dip galvanizing. Translation from German, ed. M.I. Oginsky. Moscow - Metallurgy, 1975 p. 126-181.
3. Авторское свидетельство SU 1638197 А1, МПК С 23 С 2/38, опубл. 30.03.1991.3. Copyright certificate SU 1638197 A1, IPC C 23 C 2/38, publ. 03/30/1991.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005102432/02A RU2283892C1 (en) | 2005-02-02 | 2005-02-02 | Method of application of hot anticorrosive metallic coat (zinc coat) on metal pipes (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005102432/02A RU2283892C1 (en) | 2005-02-02 | 2005-02-02 | Method of application of hot anticorrosive metallic coat (zinc coat) on metal pipes (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2283892C1 true RU2283892C1 (en) | 2006-09-20 |
Family
ID=37113886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005102432/02A RU2283892C1 (en) | 2005-02-02 | 2005-02-02 | Method of application of hot anticorrosive metallic coat (zinc coat) on metal pipes (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2283892C1 (en) |
-
2005
- 2005-02-02 RU RU2005102432/02A patent/RU2283892C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108265252B (en) | Environment-friendly hot-dip coating method | |
| KR102317928B1 (en) | Method and apparatus for continuous thermal treatment of a steel strip | |
| CS213320B2 (en) | Method of making the metal coating on one side of previously cleaned metal band and device for executing the same | |
| RU2424351C2 (en) | Procedure for application of zinc coating and installation for its implementation | |
| KR101010580B1 (en) | Method and device for descaling and/or cleaning a metal casting | |
| US20150354049A1 (en) | Method of coating a substrate | |
| RU2283892C1 (en) | Method of application of hot anticorrosive metallic coat (zinc coat) on metal pipes (versions) | |
| CN104630682A (en) | Method for refining hot-dipping coating material by employing laser heat treatment | |
| US3887721A (en) | Metallic coating method | |
| CN207600175U (en) | A kind of novel metal stick heating furnace | |
| CS208465B2 (en) | Method of thermal treatment of the pipe from the castiron and device for executing the same | |
| CA2858292C (en) | Method for improving a metal coating on a steel strip | |
| CA2381247A1 (en) | Method and installation for hot dip galvanizing hot rolled steel strip | |
| RU47363U1 (en) | TECHNOLOGICAL LINE FOR APPLICATION OF HOT COATINGS TO LONG-DIMENSIONAL PRODUCTS | |
| RU2209846C2 (en) | Method for continuous zincing of strip | |
| Sirin | Drying of steel pipes at a hot-dip galvanizing plant by induction heating | |
| RU2527593C1 (en) | Method of thermodiffusion galvanising of products from ferromagnetic materials | |
| RU2533400C2 (en) | Zinc coating method and apparatus therefor | |
| WO2006104420A2 (en) | Method for applying aluminium or zinc coating on iron and steel products, a device for carrying out said method, used alloys and fluxes and the thus produced articles | |
| FR2661426A1 (en) | Process for continuous dip galvanising | |
| Hussey et al. | Galvanizing pre‐treatment with hydrogen | |
| GB2366750A (en) | Method of coating safety equipment | |
| US20110183072A1 (en) | Hot-dip galvanization systems and methods | |
| Wang | High Frequency Induction-remelting of Arc-spraying Aluminum Coating on Iron Substrate | |
| US2214681A (en) | Apparatus for treating metals or metallic articles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20100310 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20150529 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180203 |