RU2457274C2 - Application method of hot metal coatings - Google Patents
Application method of hot metal coatings Download PDFInfo
- Publication number
- RU2457274C2 RU2457274C2 RU2010138794/02A RU2010138794A RU2457274C2 RU 2457274 C2 RU2457274 C2 RU 2457274C2 RU 2010138794/02 A RU2010138794/02 A RU 2010138794/02A RU 2010138794 A RU2010138794 A RU 2010138794A RU 2457274 C2 RU2457274 C2 RU 2457274C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- flux
- products
- heating
- coating
- Prior art date
Links
Landscapes
- Coating With Molten Metal (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике жидкофазного (горячего) нанесения цинковых, алюминий-цинковых, цинк-алюминиевых и алюминиевых покрытий на металлические изделия, в первую очередь на изделия из углеродистых и низколегированных сталей протекторными сплавами на основе цинка и алюминия и может быть использовано как для защиты изделий от коррозионного разрушения, так и для нанесения декоративных покрытий на изделия разного назначения.The invention relates to techniques for liquid-phase (hot) deposition of zinc, aluminum-zinc, zinc-aluminum and aluminum coatings on metal products, primarily on products from carbon and low alloy steels, tread alloys based on zinc and aluminum and can be used both for protection of products from corrosion damage, and for applying decorative coatings on products for various purposes.
Покрытия алюминий-цинковыми сплавами обеспечивают защиту стали не только изоляцией поверхности изделий от среды, но и благодаря дополнительной протекторной защите непротяженных участков без покрытия, а также в порах и разрушениях самого покрытия. Кроме того, они являются для конструкций и изделий декоративными покрытиями и могут быть использованы в комбинированных покрытиях «металлический подслой + лакокрасочное (полимерное) покрытие». Это обеспечивается высокой адгезией полимерных материалов с такими сплавами. Применение комбинированных покрытий позволяет существенно сократить расход дорогих полимерных материалов, повысить долговечность защиты и снизить себестоимость покрытия в 1,5÷2,5 раза и более.Coating with aluminum-zinc alloys provides steel protection not only by isolating the surface of the product from the environment, but also due to the additional tread protection of non-stretched areas without coating, as well as in the pores and fractures of the coating itself. In addition, they are decorative coatings for structures and products and can be used in combined coatings “metal sublayer + paintwork (polymer) coating”. This is ensured by high adhesion of polymeric materials with such alloys. The use of combined coatings can significantly reduce the consumption of expensive polymeric materials, increase the durability of protection and reduce the cost of coating by 1.5 ÷ 2.5 times or more.
На практике широко используют покрытия цинк-алюминиевыми, алюминий-цинковыми и алюминиевыми сплавами взамен цинковых покрытий (Обзорная информация «Новые виды защитных покрытий из цинка и его сплавов с алюминием». Проскуркин Е.В., Коряка Н.А., М.: «Черметинформация», 1990, с.37). Особенно перспективны протекторные сплавы с высоким содержанием алюминия - 77÷79% и более (патент РФ №2085608, C22C 21/10, F16L 58/04, опубл. 27.07.1997; Я.Н.Липкин «Нужно больше внимания жидкофазным протекторным покрытиям», «Коррозия», Приложение к журналу «Территория-нефтегаз», 2010, №1 (15), с.50-55), которые обеспечивают большую длительность защиты, чем горячее цинковое покрытие.In practice, zinc-aluminum, aluminum-zinc and aluminum alloy coatings are widely used instead of zinc coatings (Overview "New types of protective coatings of zinc and its alloys with aluminum." Proskurkin EV, Koryaka N.A., M .: "Chermetinformation", 1990, p.37). Protective alloys with a high aluminum content of 77–79% or more are especially promising (RF patent No. 2085608, C22C 21/10, F16L 58/04, published July 27, 1997; Ya.N. Lipkin “We need more attention to liquid-phase protective coatings” , “Corrosion”, Appendix to the journal “Territory-Neftegas”, 2010, No. 1 (15), pp. 50-55), which provide a longer protection time than hot zinc coating.
Нанесение покрытий с содержанием алюминия 55÷80% и более проводят при рабочих температурах расплавов 590÷700°С - более высоких, чем при нанесении цинковых и цинк-алюминиевых сплавов. Это вызывает много трудностей и ограничивает их применение по традиционным технологиям. Нужно решать вопросы нагрева покрываемых изделий, долговечности работы печей-ванн, экологии и нести расходы, связанные с более высокими энергозатратами. Тем не менее применение высокотемпературных покрытий обеспечивает не только лучшую защиту изделий, но и требует меньших затрат на нанесение. В себестоимости покрытий затраты на цветные металлы составляют 65÷75%, а на энергоносители - 8÷16%.Coating with an aluminum content of 55 ÷ 80% or more is carried out at operating temperatures of melts 590 ÷ 700 ° C - higher than when applying zinc and zinc-aluminum alloys. This causes a lot of difficulties and limits their application to traditional technologies. It is necessary to solve the problems of heating covered products, the longevity of the bath furnaces, the environment and bear the costs associated with higher energy costs. Nevertheless, the use of high-temperature coatings provides not only better protection of products, but also requires lower application costs. In the cost of coatings, costs for non-ferrous metals are 65–75%, and for energy - 8–16%.
При нанесении высокотемпературных покрытий обеспечивается меньшая вязкость расплавов и лучшее смачивание стали, что дает возможность покрывать изделия сложной формы, с мелкими заглублениями и отверстиями - вплоть до разных капиллярных систем.When applying high-temperature coatings, a lower viscosity of the melts and better wetting of the steel is ensured, which makes it possible to cover products of complex shape, with shallow holes and holes - up to various capillary systems.
Высокое качество покрытий достигается при нагреве стали в печах с защитными атмосферами с кратковременным погружением в расплав покрытия, когда образуется мало хрупких интерметаллидов (при нанесении на полосу). Но многие изделия не целесообразно изготавливать из полосы, а применение защитных атмосфер обходится дорого.High quality coatings are achieved by heating steel in furnaces with protective atmospheres with short-term immersion in the coating melt, when little brittle intermetallic compounds are formed (when applied to the strip). But many products are not advisable to make from the strip, and the use of protective atmospheres is expensive.
Известны «мокрые» способы нанесения горячих металлических покрытий, когда покрываемый металл проходит через расплавленный флюс, плавающий на поверхности расплава металла покрытия (Виткин А.И. и Тейндл И.И. Металлические покрытия листовой и полосовой стали. - М.: Металлургия, 1971, с.34-36, 180-187, 323-330, 408, 427).There are known “wet” methods of applying hot metal coatings when the metal to be coated passes through a molten flux floating on the surface of the melt of the coating metal (Vitkin A.I. and Teindl I.I. Metal coatings of sheet and strip steel. - M .: Metallurgy, 1971 , p. 34-36, 180-187, 323-330, 408, 427).
Известен способ нанесения горячих покрытий при погружении изделий в расплав с постоянным охлаждением флюса-расплава, плавающего на поверхности расплава металла покрытия (а.с. СССР №191985, C23C 2/00, C23C 2/30, опубл. 26.01.1967).A known method of applying hot coatings when immersing products in a melt with constant cooling of the flux-melt floating on the surface of the melt coating metal (AS USSR No. 191985, C23C 2/00, C23C 2/30, publ. 01.26.1967).
Известны "мокрые" способы, когда флюсование во флюсе-расплаве проводят в отдельно стоящих ваннах перед алюминированием (A.Hrbek, Slevarenstvi, 1961, т.9, №1, с.35-36).There are known "wet" methods when fluxing in a flux-melt is carried out in separate baths before aluminizing (A.Hrbek, Slevarenstvi, 1961, vol. 9, No. 1, p. 35-36).
Но «мокрые» способы покрытий имеют следующие недостатки:But “wet” coating methods have the following disadvantages:
- трудно поддерживать постоянный состав флюса из-за разложения (нестабильность);- it is difficult to maintain a constant flux composition due to decomposition (instability);
- при нагреве стали в агрессивных расплавах металла покрытия всегда высока масса хрупких интерметаллидов (худшее качество) и высоки потери цветных металлов (в отходы);- when steel is heated in aggressive melts of the coating metal, there is always a high mass of brittle intermetallic compounds (worse quality) and high losses of non-ferrous metals (waste);
- необходим более интенсивный нагрев печи-ванны расплава металла покрытия, что связано с повышенной аварийностью.- requires more intense heating of the furnace bath of the molten metal coating, which is associated with increased accident rate.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ изготовления стальных электросварных труб и изделий с металлическим покрытием (патент РФ №2110601, C23C 2/02, опубл. 10.05.1998), включающий химическую подготовку поверхности, нагрев во флюсе-расплаве до температуры выше рабочей температуры расплава металла покрытия, в котором после химической очистки проводят обработку изделий в водном растворе низкоплавких солей хлоридов для защиты от окисления под твердой коркой, образующейся на некоторое время при погружении холодной поверхности во флюс-расплав.The closest technical solution, selected as a prototype, is a method of manufacturing steel electric-welded pipes and metal-coated products (RF patent No. 2110601, C23C 2/02, publ. 05/10/1998), including chemical surface preparation, heating in a flux-melt to temperatures above the working temperature of the coating metal melt, in which, after chemical cleaning, the products are processed in an aqueous solution of low-melting salts of chlorides to protect against oxidation under the hard crust that forms for a while when immersed and a cold surface in the flux melt.
Данный способ обеспечивает возможность применения электродного нагрева с высоким КПД и практически безаварийных печей-ванн для расплава металла покрытия из-за менее интенсивного нагрева в нем, т.к. изделия погружают в расплав металла покрытия уже нагретыми. Применение способа позволяет за счет кратковременного контакта покрываемого изделия с расплавом металла покрытия получить тонкий слой интерметаллидов в покрытии (менее 6÷7 мкм), а также проводить термическую обработку покрываемых изделий в процессе нанесения покрытий - при нагреве во флюсе-расплаве.This method provides the possibility of using electrode heating with high efficiency and virtually trouble-free furnace baths for molten metal coating due to less intense heating in it, because products are immersed in the molten metal coating already heated. The application of the method allows, due to the short-term contact of the coated product with the molten metal of the coating, to obtain a thin layer of intermetallic compounds in the coating (less than 6–7 μm), as well as to conduct heat treatment of the coated products in the coating process when heated in a flux-melt.
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
- ограниченные возможности создания линий покрытий большой производительности и универсальных - для нанесения покрытий на разную продукцию по габаритам, массе и форме в одной линии;- limited ability to create coating lines of high performance and universal - for coating various products in size, weight and shape in one line;
- недостаточное использование возможностей механической и термической обработки изделий и совмещения операций в одной линии при нанесении покрытий;- insufficient use of the possibilities of mechanical and thermal processing of products and combining operations in one line when applying coatings;
- большой расход дорогого хлорида лития.- high consumption of expensive lithium chloride.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в совмещении разных операций при нанесении покрытий (в том числе с обработкой металлов давлением нагретых изделий), расширении ассортимента обрабатываемых изделий, повышении производительности обработки при меньших энергозатратах и себестоимости.The technical problem solved by the invention is to combine various operations during coating (including the processing of metals by pressure of heated products), expanding the range of processed products, increasing processing productivity at lower energy costs and cost.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе нанесения горячих цинковых, алюминий-цинковых, цинк-алюминиевых и алюминиевых покрытий на металлические изделия, включающем химическую подготовку поверхности с нанесением низкоплавких солей хлоридов металлов, нагрев во флюсе-расплаве до температуры выше рабочей температуры расплава металла покрытия, кратковременное погружение в расплав металла покрытия и скоростное охлаждение, согласно изобретению, нагрев изделий во флюсе-расплаве осуществляют последовательно в две стадии - сначала во флюсе-расплаве с рабочей температурой до 200÷550°С, а затем во флюсе-расплаве другого состава с рабочей температурой до 700÷900°С.The problem is solved due to the fact that in the method of applying hot zinc, aluminum-zinc, zinc-aluminum and aluminum coatings to metal products, including chemical surface preparation with the application of low-melting salts of metal chlorides, heating in a flux-melt to a temperature above the working temperature of the melt coating metal, short-term immersion in a coating metal melt and high-speed cooling, according to the invention, heating products in a flux-melt is carried out sequentially in two stages - with acala the flux-melt with a working temperature up to 200 ÷ 550 ° C, and then the flux-melt of a different composition with a working temperature up to 700 ÷ 900 ° C.
Кроме того, при нагреве изделий во флюсе-расплаве с рабочей температурой до 200÷550°С или после нагрева в нем проводят механическую обработку изделий, причем расплав используют в качестве технологической смазки. Также при обработке изделий во флюсе-расплаве с рабочей температурой до 200÷550°С изделия перемещают или подвергают вибрации с использованием магнитов и/или электромагнитов. При нагреве изделий во флюсе-расплаве с рабочей температурой до 700÷900°С одновременно осуществляют их термическую обработку.In addition, when products are heated in a flux-melt with a working temperature of up to 200 ÷ 550 ° C or after heating, mechanical processing of products is carried out in it, and the melt is used as a technological lubricant. Also, when processing products in a flux-melt with a working temperature of up to 200 ÷ 550 ° C, the products are moved or subjected to vibration using magnets and / or electromagnets. When products are heated in a flux-melt with a working temperature of up to 700 ÷ 900 ° C, they are simultaneously heat-treated.
В качестве флюсов применяют ионные расплавы хлоридов. Это высокотемпературные жидкости, содержащие ионноассоциируемые группы и свободные ионы. Они обеспечивают смачивание (молекулярный контакт жидкости с металлами) и защиту их от окисления. При этом на температуру плавления расплавов в контакте с поверхностью металла оказывают влияние эвтектики - фазы из двух-трех групп с определенной точкой плавления (Е.А.Укше, А.С.Леонова, Н.Г.Букун. Газы в расплавленных солях. «Ионные расплавы», Киев: «Наукова думка», Вып.1, с.21-42; В.П.Кочергин. Пути повышения коррозионной стойкости металлов и сплавов в расплавленных электролитах. «Ионные расплавы», Киев: «Наукова думка». 1975, вып.3, с.49-65).As fluxes, ionic chloride melts are used. These are high-temperature liquids containing ion-associated groups and free ions. They provide wetting (molecular contact of the liquid with metals) and protect them from oxidation. Moreover, the melting temperature in contact with the metal surface is influenced by eutectics - phases from two to three groups with a certain melting point (E.A. Ukshe, A.S. Leonova, N.G. Bukun. Gases in molten salts. " Ionic melts ”, Kiev:“ Naukova Dumka ”, Issue 1, pp.21-42; V.P. Kochergin. Ways to increase the corrosion resistance of metals and alloys in molten electrolytes.“ Ionic melts ”, Kiev:“ Naukova Dumka ”. 1975, issue 3, pp. 49-65).
В ионных расплавах нет полной защиты от окисления, гидролиза солей и реакций, сказывается влияние на растворимость воды и разложения низкокипящих хлоридов. Важны гигроскопичность LiCl и характер взаимодействия других хлоридов с водой. Это можно учитывать при обработке.In ionic melts there is no complete protection against oxidation, hydrolysis of salts and reactions, the effect on the solubility of water and the decomposition of low-boiling chlorides. The hygroscopicity of LiCl and the nature of the interaction of other chlorides with water are important. This can be taken into account during processing.
И ионные расплавы можно использовать как основу для смазки разных металлов при теплой деформации - при 200÷550°С. Важно, что сокращается нагрев сталей в агрессивном расплаве металла покрытия и образуется значительно меньше хрупких интерметаллидов - лучшее качество покрытия и значительно меньше потерь цветных металлов в отходы.And ionic melts can be used as a basis for the lubrication of various metals during warm deformation - at 200 ÷ 550 ° C. It is important that the heating of steels in an aggressive melt of the coating metal is reduced and significantly less brittle intermetallic compounds are formed - better coating quality and significantly less waste of non-ferrous metals.
Известно (Теплотехнические расчеты металлургических печей. Под ред. А.С.Телегина. М.: Металлургия, 1970, с.252-266), что нагрев металла в жидких расплавах имеет свои важные особенности: интенсивность нагрева сначала снижена из-за образования на холодной поверхности металла корки - слоя твердой "настыли" закристаллизованного расплава - пока она плавится. Ее толщина и время плавления зависят от свойств среды и массы нагреваемого металла. Период плавления меньший при низкой температуре плавления расплава - с низкой эвтектикой.It is known (Thermotechnical calculations of metallurgical furnaces. Edited by A.S. Telegin. M .: Metallurgy, 1970, p. 252-266) that heating of metal in liquid melts has its own important features: the heating intensity is first reduced due to the formation of the cold surface of the peel metal — a layer of solid “accrued” crystallized melt — while it melts. Its thickness and melting time depend on the properties of the medium and the mass of the heated metal. The melting period is shorter at a low melting point of the melt - with a low eutectic.
При нагреве покрываемого металла последовательно в двух расплавах снижаются время нагрева и расход энергии, т.к. при более низких температурах нагрева во флюсе-расплаве с рабочей температурой до 200÷550°С выше КПД. Первый период нагрева проходит быстрее при более низкой температуре плавления расплава. При нагреве во флюсе-расплаве с рабочей температурой до 200÷500°С КПД составляет 0,55÷0,85, а при нагреве во флюсе-расплаве с рабочей температурой до 500÷800°С КПД составляет 0,5÷0,7. Таким образом, при проведении нагрева последовательно в двух флюсах-расплавах: сначала в расплаве с меньшей рабочей температурой, а затем - с более высокой, КПД нагрева повышается на 10÷21% и снижаются время нагрева и расход энергии. Это особенно заметно для изделий с большой массой (с толщиной стенки более 2÷3 мм).When heating the coated metal sequentially in two melts, the heating time and energy consumption are reduced, because at lower heating temperatures in the flux-melt with a working temperature up to 200 ÷ 550 ° C above the efficiency. The first heating period is faster at a lower melting point of the melt. When heated in a flux-melt with a working temperature up to 200 ÷ 500 ° С, the efficiency is 0.55 ÷ 0.85, and when heated in a flux-melt with a working temperature up to 500 ÷ 800 ° С, the efficiency is 0.5 ÷ 0.7 . Thus, when conducting heating sequentially in two flux-melts: first in the melt with a lower working temperature, and then with a higher one, the heating efficiency increases by 10–21% and the heating time and energy consumption are reduced. This is especially noticeable for products with a large mass (with a wall thickness of more than 2 ÷ 3 mm).
Были опробованы разные составы флюсов-расплавов. В расплавах на основе LiCl+KCl (с рабочими температурами 460÷750°С) частично образуется эвтектика при 352°С. Для улучшения смазочных и других свойств можно вводить активаторы (ZnCl2, NH4Cl, AlCl3 и др.). Наиболее дорогая составляющая - LiCl. Но для приготовления расплавов можно и лучше использовать отходы производств - смеси LiCl+KCl и др.Various compositions of fluxes-melts were tested. In melts based on LiCl + KCl (with operating temperatures of 460–750 ° С), a eutectic is partially formed at 352 ° С. To improve lubricating and other properties, you can enter activators (ZnCl 2 , NH 4 Cl, AlCl 3 and others). The most expensive component is LiCl. But for the preparation of melts, it is possible and better to use industrial waste - a mixture of LiCl + KCl, etc.
Само наличие этой эвтектики имеет преимущества.The very existence of this eutectic has advantages.
Когда холодное изделие погружают во флюс-расплав и оно долго греется до расплавления корки-«настыли», на поверхности стали появляются окисленные участки. И это создает дефекты покрытия. Именно с этим мы столкнулись при флюсах-расплавах без эвтектики с LiCl+KCl.When a cold product is immersed in a flux-melt and it is heated for a long time until the crust is “melted”, the oxidized areas appear on the surface of the steel. And this creates coating defects. This is precisely what we encountered with fluxes-melts without a eutectic with LiCl + KCl.
В ряде случаев - при малометаллоемких изделиях и при быстром расплавлении «настыли», а также при сушке-нагреве изделий на воздухе до 150-170°С перед погружением во флюс-расплав можно использовать эвтектики NaCl+KCl и другие (без LiC) и наносить цинковые и/или алюминий-цинковые покрытия нужного качества.In a number of cases - with low-metal-intensive products and with fast melting they “hit”, and also when drying and heating the products in air to 150-170 ° C before immersion in the flux-melt, you can use eutectics NaCl + KCl and others (without LiC) and apply zinc and / or aluminum-zinc coatings of the required quality.
Во флюсе-расплаве второго состава наличие низкотемпературных эвтектик не обязательно.In the second-composition flux-melt, the presence of low-temperature eutectics is not necessary.
Известно широкое применение ионных расплавов с солевыми эвтектиками для нагрева и термической обработки металлов (Е.А.Смольников. «Термическая и химико-термическая обработка инструментов в соляных ваннах». М.: Машиностроение, 1989. 312 с.). Скорость нагрева металлов в расплавленных солях в 4-5 раз выше, чем в пламенных и воздушных печах.The widespread use of ionic melts with salt eutectics for heating and heat treatment of metals (E. A. Smolnikov. “Thermal and chemical-thermal treatment of tools in salt baths.” M .: Mashinostroenie, 1989. 312 p.). The heating rate of metals in molten salts is 4-5 times higher than in flame and air furnaces.
Для термической и химико-термической обработки инструментов применяются три вида нагрева в солевых расплавах: (1) при 1000-1300°С, (2) при 700-950°С и (3) при 140-700°С.Three types of heating in salt melts are used for thermal and chemical-thermal treatment of tools: (1) at 1000–1300 ° С, (2) at 700–950 ° С, and (3) at 140–700 ° С.
Летучесть хлоридов (в % от массы за 10 часов при 900°С) у CaCl2 составляет 57, у NaCl - 14,7; у KCl - 6,15; у BaCl2 - 5,63. Хлорид лития заметно испаряется выше 1000°С, а KCl, NaCl, BaCl2 и CaCl2 - выше 1400°С.The volatility of chlorides (in% by weight for 10 hours at 900 ° C) in CaCl 2 is 57, in NaCl - 14.7; KCl 6.15; BaCl 2 - 5.63. Lithium chloride noticeably evaporates above 1000 ° C, and KCl, NaCl, BaCl 2 and CaCl 2 - above 1400 ° C.
Сначала ориентируемся на применение флюсов-расплавов с эвтектиками, содержащими хлорид лития. Хлорид лития - самый дорогой и дефицитный компонент флюса-расплава, поэтому важно снизить его расход. В предлагаемом способе, например, при использовании флюсов-расплавов с эвтектиками, содержащими хлорид лития, его расход снижается вдвое, так как его вводят только во флюс-расплав с низкой температурой плавления. Для флюса-расплава с низкой температурой плавления предлагаем, например, следующие составы (в % по массе): LiCl - 23÷30%, KCl - 49÷55%, NaCl - 15÷17%) с добавками активаторов ZnCl2, NaF(KF), NH4Cl, AlCl3 и других безокислительных солей.First, we focus on the use of fluxes-melts with eutectics containing lithium chloride. Lithium chloride is the most expensive and scarce component of the flux-melt, so it is important to reduce its consumption. In the proposed method, for example, when using flux melts with eutectics containing lithium chloride, its consumption is halved, since it is introduced only into the flux melt with a low melting point. For flux-melt with a low melting point, we offer, for example, the following compositions (in% by mass): LiCl - 23 ÷ 30%, KCl - 49 ÷ 55%, NaCl - 15 ÷ 17%) with the addition of activators ZnCl 2 , NaF ( KF), NH 4 Cl, AlCl 3 and other non-oxidizing salts.
В качестве флюса-расплава другого состава с рабочей температурой до 700÷900°С предлагаем, например, смеси NaCl+BaCl2 (и другие), в которых будут постепенно накапливаться заносимые обрабатываемыми изделиями KCl и LiCl.As a flux-melt of a different composition with a working temperature of up to 700 ÷ 900 ° C, we offer, for example, mixtures of NaCl + BaCl 2 (and others), in which KCl and LiCl brought in by the processed products will gradually accumulate.
Часть хлоридов (NH4Cl, AlCl3 и других) будет разрушаться уже в первом флюсе-расплаве. Смачивание сталей расплавами сопровождается небольшим накоплением железа в обоих расплавах. Предусматриваются корректировка расплавов с частичным переливом второго флюса-расплава в емкость с первым флюсом-расплавом (чтобы частично компенсировать унос хлоридов лития) и системы вентиляции из-за газовыделений.Part of the chlorides (NH 4 Cl, AlCl 3 and others) will be destroyed already in the first flux melt. The wetting of steels by melts is accompanied by a small accumulation of iron in both melts. Correction of melts with a partial overflow of the second flux-melt into a tank with the first flux-melt (to partially compensate for the entrainment of lithium chlorides) and ventilation systems due to gas evolution is provided.
В качестве водного раствора низкоплавких солей (для обработки после химической (или механической) очистки для межоперационной защиты и лучшего смачивания в первом флюсе-расплаве можно использовать проверенный состав (как в прототипе) - ZnCl2: 70-72 г/л, KCl: 20-22 г/л, LiCl: 15-16 г/л с добавкой NH4Cl или без нее. Изделия погружают в этот водный раствор при 80÷85°С на 5÷10 минут с подсушкой на воздухе. Этого достаточно для межоперационной защиты в течение 8 часов.As an aqueous solution of low-melting salts (for processing after chemical (or mechanical) cleaning for interoperational protection and better wetting in the first flux melt, you can use the tested composition (as in the prototype) - ZnCl 2 : 70-72 g / l, KCl: 20 -22 g / l, LiCl: 15-16 g / l with or without NH 4 Cl. Products are immersed in this aqueous solution at 80 ÷ 85 ° С for 5 ÷ 10 minutes with air drying. This is sufficient for interoperational protection within 8 hours.
Нагрев в первом флюсе-расплаве (при температурах ниже точки Кюри у сталей) позволяет использовать для перемещений, поворотов и вибрации обрабатываемых изделий из разных металлов магниты и/или электромагниты. Можно поворачивать, встряхивать, прижимать, осуществлять вибрацию изделий при механической обработке непосредственно в расплаве. Это позволит при использовании способа проводить химико-механическую обработку с деформацией изделий.Heating in the first flux-melt (at temperatures below the Curie point of steels) allows the use of magnets and / or electromagnets for movements, turns and vibrations of processed products from different metals. You can rotate, shake, press, carry out vibration of products during machining directly in the melt. This will allow using the method to carry out chemical-mechanical processing with deformation of the products.
По предлагаемому способу можно проводить механическую обработку и с большой деформацией изделий - если проводить деформации два-три раза и каждый раз проводить термическую обработку. Т.е если проводить обработку с несколькими погружениями в первый флюс-расплав - для механической обработки и затем - во второй флюс-расплав - для термической обработки. Для проведения термической обработки изделий, в частности из углеродистых и низколегированных сталей чаще всего достаточен диапазон температур до 700÷900°С. При обработке высоколегированных сталей и сплавов допустимо поддержание и более высокой температуры для термической обработки (и это не снизит качества покрытий).According to the proposed method, it is possible to carry out mechanical processing with a large deformation of the products - if the deformation is carried out two to three times and each time heat treatment is performed. That is, if processing is carried out with several immersions in the first flux-melt for mechanical processing and then in the second flux-melt for heat treatment. For heat treatment of products, in particular from carbon and low alloy steels, most often a temperature range of up to 700 ÷ 900 ° C is sufficient. When machining high alloy steels and alloys, it is acceptable to maintain a higher temperature for heat treatment (and this will not reduce the quality of coatings).
Для подбора флюсов-расплавов при самых разных вариантах разной продукции можно ориентироваться на очень многие приведенные ниже эвтектики (в т.ч. собранные по группам) хлоридов из диаграмм плавкости (Б.Г.Коршунов, В.В.Сафонов «Галогенидные системы», М.: «Металлургия», 1984, 304 с. и др.).For the selection of fluxes-melts with a wide variety of different products, you can focus on a lot of the eutectics below (including collected by groups) of chlorides from the melting diagrams (B. G. Korshunov, V. V. Safonov “Halide systems”, M .: "Metallurgy", 1984, 304 p. And others).
Составы флюсов-расплавов не обязательно должны совпадать с эвтектиками. Но их рабочие температуры нужно поддерживать на 50-70°С выше температуры плавления эвтектики.The composition of the flux-melts do not have to coincide with the eutectic. But their working temperatures must be maintained at 50-70 ° C above the melting point of the eutectic.
Предлагаемый способ можно использовать при нанесении покрытий на стальные конструкции (трубы разного сортамента, заготовки сооружений, емкостей и аппараты), изделия из чугуна, титановых сплавов, большой ассортимент продукции для строительства, ЖКХ и массового спроса разными сплавами: цинковыми, цинк-алюминиевыми, алюминий-цинковыми и алюминиевыми, наносимыми в одной линии покрытий.The proposed method can be used in the coating of steel structures (pipes of various assortments, prefabricated structures, tanks and apparatuses), products from cast iron, titanium alloys, a wide range of products for construction, utilities and mass demand with various alloys: zinc, zinc-aluminum, aluminum -zinc and aluminum, applied in the same coating line.
Алюминий-цинковые протекторные покрытия найдут широкое применение для транспорта воды и водных сред до температур 95°С и выше, в теплообменниках «вода-вода», «вода-газ» и для нагрева и охлаждения разных сред, для защиты металлоконструкций в атмосфере, почве, горячих газах и выхлопных системах. За счет сокращения времени нагрева в расплавах (как показали проработки) повышается производительность при использовании способа в 1,8÷2 раза при небольших дополнительных затратах (на установку второй печи-ванны для флюса-расплава, увеличение длины камеры охлаждения и дополнительные энергоносители) без увеличения численности обслуживающего персонала.Aluminum-zinc tread coatings will be widely used for transporting water and aqueous media up to temperatures of 95 ° C and above, in water-water, water-gas heat exchangers and for heating and cooling various media, for protecting metal structures in the atmosphere and soil , hot gases and exhaust systems. By reducing the heating time in melts (studies have shown), productivity is increased by using the method by 1.8–2 times at small additional costs (for installing a second furnace bath for a flux-melt, increasing the length of the cooling chamber and additional energy carriers) without increasing the number of staff.
В качестве примера (1) приводим изготовление пластин для пластинчатых теплообменников из отрезков полосы стали 08КП толщиной 0,5÷2 мм (без покрытия) путем штамповки и термической обработки в линии покрытий. После подготовки отрезки полосы-заготовки поступают в линию покрытий - в печь-ванну с первым флюсом-расплавом следующего состава (в мас.%): LiCl - 23÷30, KCl - 49÷55, NaCl - 15÷17, NH4Cl - до 4 и др., где их нагревают до температуры 300÷500°С. Затем их поштучно переносят приспособлениями на основе магнитов и устанавливают на пресс с частичным погружением в этот же расплав (можно и без погружения) и штампуют. Штамповки переносят в другую печь-ванну со вторым флюсом-расплавом следующего состава (в % по массе): BaCl2 - 66÷78%, NaCl - 22÷30%, KCl - до 20%, LiCl - до 15%, где нагревают и выдерживают при заданных режимах для термической обработки (отпуска или отжига), а затем штамповки проводят через расплав металла покрытия и участок охлаждения. При такой объемной штамповке для удаления отделившихся частей металла и заусенцев используют, например, магнитные приспособления. В первом флюсе-расплаве, кроме того, осуществляется защита от окисления. При необходимости можно улучшать смазочные свойства первого флюса-расплава небольшими добавками, например, хлористого аммония.As an example (1), we give the manufacture of plates for plate heat exchangers from segments of a strip of steel 08KP with a thickness of 0.5 ÷ 2 mm (without coating) by stamping and heat treatment in the coating line. After preparation, the pieces of the strip-workpiece enter the coating line — into the bath furnace with the first flux-melt of the following composition (in wt.%): LiCl - 23 ÷ 30, KCl - 49 ÷ 55, NaCl - 15 ÷ 17, NH 4 Cl - up to 4 and others, where they are heated to a temperature of 300 ÷ 500 ° C. Then they are individually transferred by devices based on magnets and installed on a press with partial immersion in the same melt (it is possible without immersion) and stamped. The stampings are transferred to another bath furnace with a second flux-melt of the following composition (in% by weight): BaCl 2 - 66 ÷ 78%, NaCl - 22 ÷ 30%, KCl - up to 20%, LiCl - up to 15%, where they are heated and maintained at specified conditions for heat treatment (tempering or annealing), and then stamping is carried out through the molten metal coating and the cooling section. With such volumetric stamping, for example, magnetic devices are used to remove separated metal parts and burrs. In the first melt flux, in addition, protection against oxidation is carried out. If necessary, it is possible to improve the lubricating properties of the first flux-melt with small additives, for example, ammonium chloride.
Пример (2) - производство бунтов профилированной ленты с покрытием разной толщины и ширины, нарезанной из стальной полосы без покрытия, при этом и нагрев, и профилирование проводят непосредственно в первом флюсе-расплаве. В этом и последующих примерах составы флюсов-расплавов те же, что и в примере (1).Example (2) - the production of riots of a profiled tape with a coating of different thicknesses and widths, cut from an uncoated steel strip, while heating and profiling are carried out directly in the first melt flux. In this and subsequent examples, the compositions of the flux melts are the same as in example (1).
Пример (3) - нанесение протекторных покрытий на трубные заготовки при нагреве и деформации непосредственно в первом флюсе-расплаве - с последующими термической обработкой и нанесением покрытий.Example (3) - deposition of tread coatings on pipe billets during heating and deformation directly in the first flux-melt - followed by heat treatment and coating.
Пример (4) - нанесение протекторных покрытий на малогабаритную продукцию в печах-ваннах длиной до 2 метров для покрытий продукции широкого ассортимента, например крепежа, арматуры, деталей и заготовок, насосов, черепицы, тройников. А также производство мелких изделий с механической обработкой, в том числе штамповкой пластин для пластинчатых теплообменников, чтобы использовать их взамен дорогих металлов и сплавов благодаря высокой стойкости протекторных алюминиевых и алюминий-цинковых покрытий при нагреве. При этом возможно проведение нагрева и обработки торцов изделий (например, развальцовка или изгиб концов труб) с частичным погружением в первый флюс-расплав.Example (4) - applying tread coatings to small-sized products in bath furnaces up to 2 meters long for coating a wide range of products, for example, fasteners, fittings, parts and blanks, pumps, roof tiles, tees. As well as the production of small machined products, including stamping plates for plate heat exchangers, to use them instead of expensive metals and alloys due to the high resistance of tread aluminum and aluminum-zinc coatings when heated. In this case, it is possible to conduct heating and processing of the ends of the products (for example, flaring or bending of the ends of the pipes) with partial immersion in the first flux-melt.
Предлагаемый способ позволяет проводить обработку ленты и труб из разных металлов и сплавов с нагревом, химико-механической обработкой, термической обработкой и нанесением покрытий; покрывать протекторными покрытиями изделия из чугуна - корпуса насосов, элементы и малые емкости, арматуру, чтобы заменить дорогие сплавы; наносить протекторные алюминиевые и алюминий-цинковые покрытия на некоторые титановые сплавы. В ряде случаев уже наносят покрытия на титановые сплавы (А.И.Анфиногенов и др. Алюминирование титана в расплавленных солях. Сб. «Расплавленные и твердые электролиты»». Труды Института электрохимии УНЦ. Свердловск, 1975, вып.22).The proposed method allows the processing of tapes and pipes of various metals and alloys with heating, chemical-mechanical treatment, heat treatment and coating; to cover cast iron products with tread coatings - pump housings, elements and small tanks, fittings to replace expensive alloys; apply tread aluminum and aluminum-zinc coatings on some titanium alloys. In a number of cases, titanium alloys are already coated (A.I. Anfinogenov et al. Aluminizing titanium in molten salts. Sat. “Molten and solid electrolytes”. Proceedings of the Institute of Electrochemistry of the UC. Sverdlovsk, 1975, issue 22).
«Теплое» волочение и «теплую» прокатку труб из разных металлов выгоднее проводить с нагревом во флюсе-расплаве с рабочей температурой до 200÷550°С, чем при других нагревах и с применением защитных атмосфер. При «теплом» волочении труб из нержавеющих сталей при 250÷300°С (А.В.Аранович, П.И.Орро и др. «Применение теплого волочения при изготовлении труб из нержавеющих сплавов», Сб. Трубное производство, ВНИТИ, 1975, вып.4) достигали разовую деформацию 53%, т.е. в 1,3 раза выше, чем при холодном волочении.“Warm” drawing and “warm” rolling of pipes of different metals is more advantageous to carry out with heating in a flux-melt with a working temperature of up to 200 ÷ 550 ° C than with other heating and with the use of protective atmospheres. When "warm" drawing of stainless steel pipes at 250 ÷ 300 ° C (A.V. Aranovich, P.I. Orro and others. "The use of warm drawing in the manufacture of pipes from stainless alloys", Sat. Pipe production, VNITI, 1975 , issue 4) reached a single strain of 53%, i.e. 1.3 times higher than with cold drawing.
Использование предлагаемого способа обеспечит выпуск стальной ленты с односторонним покрытием разными сплавами на основе алюминия и цинка путем химико-механической обработки с совместным обжатием двух слоев, нанесением покрытий и последующим разделением этих слоев ленты, что приведет к экономии цветных металлов. Возможен выпуск тонкостенной ленты и фольги из разных металлов и с разными покрытиями для пайки при изготовлении разных изделий. Это широко используется в технике (С.В.Лашко, Н.Ф.Лашко «Пайка металлов», М.: «Машиностроение», 1988, 4 изд. 376 с.) и обеспечит дополнительные преимущества при изготовлении предлагаемым способом.Using the proposed method will ensure the production of a steel strip with a one-sided coating of different alloys based on aluminum and zinc by chemical-mechanical treatment with the combined compression of two layers, coating and the subsequent separation of these layers of tape, which will lead to the saving of non-ferrous metals. It is possible to produce thin-walled tapes and foils of different metals and with different coatings for soldering in the manufacture of various products. This is widely used in technology (S.V. Lashko, N.F. Lashko "Soldering of metals", M .: "Engineering", 1988, 4th ed. 376 pp.) And will provide additional advantages in the manufacture of the proposed method.
Линии нанесения металлических покрытий по предлагаемому способу могут быть узко специализированными по сортаменту изделий или универсальными для выпуска разной продукции, в том числе с механической обработкой отдельных изделий в процессе нанесения покрытий.Lines for applying metal coatings according to the proposed method can be narrowly specialized in the range of products or universal for the production of various products, including the machining of individual products in the coating process.
Использование предлагаемого способа нанесения горячих металлических покрытий позволит:Using the proposed method for applying hot metal coatings will allow:
- проводить разные виды обработки металлов давлением;- carry out various types of metal forming;
- существенно повысить производительность линии покрытий;- significantly increase the performance of the coating line;
- снизить энергозатраты и себестоимость покрытий;- reduce energy costs and cost of coatings;
- снизить расход хлорида лития;- reduce the consumption of lithium chloride;
- расширить ассортимент покрываемых изделий.- expand the range of covered products.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010138794/02A RU2457274C2 (en) | 2010-09-20 | 2010-09-20 | Application method of hot metal coatings |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010138794/02A RU2457274C2 (en) | 2010-09-20 | 2010-09-20 | Application method of hot metal coatings |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010138794A RU2010138794A (en) | 2012-03-27 |
| RU2457274C2 true RU2457274C2 (en) | 2012-07-27 |
Family
ID=46030546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010138794/02A RU2457274C2 (en) | 2010-09-20 | 2010-09-20 | Application method of hot metal coatings |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2457274C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2621201C1 (en) * | 2016-02-29 | 2017-06-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method of applying aluminium coatings on metal products |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1489189A (en) * | 1974-10-07 | 1977-10-19 | Goldschmidt Ag Th | Non-fuming flux for the hot tinning hot galvanising and hot leading of iron articles |
| RU2085608C1 (en) * | 1995-04-04 | 1997-07-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью научно-исследовательская фирма "Противокор" | Anticorrosive protector coating |
| RU2110601C1 (en) * | 1995-12-14 | 1998-05-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью научно-исследовательская фирма "Противокор" | Method of manufacturing steel electric-welded pipes and objects with metal coatings |
| WO1998021377A1 (en) * | 1996-11-11 | 1998-05-22 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Method and apparatus for melt plating |
-
2010
- 2010-09-20 RU RU2010138794/02A patent/RU2457274C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1489189A (en) * | 1974-10-07 | 1977-10-19 | Goldschmidt Ag Th | Non-fuming flux for the hot tinning hot galvanising and hot leading of iron articles |
| RU2085608C1 (en) * | 1995-04-04 | 1997-07-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью научно-исследовательская фирма "Противокор" | Anticorrosive protector coating |
| RU2110601C1 (en) * | 1995-12-14 | 1998-05-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью научно-исследовательская фирма "Противокор" | Method of manufacturing steel electric-welded pipes and objects with metal coatings |
| WO1998021377A1 (en) * | 1996-11-11 | 1998-05-22 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Method and apparatus for melt plating |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2621201C1 (en) * | 2016-02-29 | 2017-06-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method of applying aluminium coatings on metal products |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010138794A (en) | 2012-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20180340266A1 (en) | Method for Manufacturing a Product from a Flexibly Rolled Strip Material | |
| ES2350399T5 (en) | Procedure of realization of a piece with very high mechanical characteristics, cold drawing forming, from a sheet of rolled sheet steel and particularly hot rolled and coated | |
| AU2012377741B2 (en) | Steel sheet provided with a coating offering sacrificial cathodic protection, method for the production of a part using such a sheet, and resulting part | |
| JP6762879B2 (en) | Steel plate with a coating that provides sacrificial cathodic protection containing lanterns | |
| CN110777319B (en) | Plating solution for highly corrosion-resistant highly formable hot-formed steel, hot-formed steel sheet, hot-dip plating production process, hot-stamped part, and application | |
| JP5796142B2 (en) | Hot dipping method for steel sheet | |
| JP5430022B2 (en) | Al-based plated steel material and manufacturing method thereof | |
| CN100593581C (en) | Method for manufacturing high-strength galvannealed steel sheet | |
| CN110423971A (en) | A kind of welding performance and the hot-dip galvanized steel sheet of excellent corrosion-proof performance and preparation method thereof | |
| CN108486415A (en) | A kind of preparation method of steel plate and steel plate after dip galvanized aluminum magnesium plating solution and its hot-dip | |
| RU2457274C2 (en) | Application method of hot metal coatings | |
| CN102712988A (en) | Metal coated steel strip | |
| JP3390776B2 (en) | Surface modification method for steel using aluminum diffusion dilution | |
| CN106498340A (en) | Machinery part surface processing method | |
| CN114901853B (en) | Zn-Al-Mg-based hot dip alloy steel product excellent in corrosion resistance of working part and method for producing same | |
| CN1323189C (en) | Preparation for iron-aluminium intermetallic compound coating on iron-steel surface and thermal treating method | |
| JP2023507328A (en) | Aluminum-based alloy-plated steel sheet with excellent workability and corrosion resistance, and method for producing the same | |
| JP2004124118A (en) | Galvanized steel sheet having excellent press formability and appearance and method for manufacturing the same | |
| JP5551917B2 (en) | Method for producing metal plating material | |
| JP2011032498A (en) | Surface-treated steel sheet for hot pressing and method for manufacturing hot-pressed member using the same | |
| CN103921499A (en) | Metal material with excellent soldering performance | |
| CN108411236A (en) | High-carbon steel surface corrosion-resistant loses without zinc flower pattern hot-dip kirsite containing Y | |
| RU2468122C2 (en) | Method for chemical-mechanical treatment of metal items | |
| JPS58110665A (en) | Production of galvanized steel plate | |
| JP2002194518A (en) | Hot-dip galvanized steel sheet superior in weldability and manufacturing method therefor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130921 |