RU2536733C1

RU2536733C1 - Application of coating on long-length metal article from melt

Info

Publication number: RU2536733C1
Application number: RU2013122132/02A
Authority: RU
Inventors: Юрий Федорович Бахматов; Георгий Александрович Щеголев; Николай Александрович Драпеко; Камиль Рамилевич Тимиргалеев
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Евростандарт"; Общество с ограниченной ответственностью "Диагностика Мониторинг Автоматизация"; Юрий Федорович Бахматов
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2014-12-27
Also published as: RU2013122132A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to processing of metal articles, primarily, long-length, by application of metal coatings from liquid phase at dip ping. In compliance with this process, this article is displaced through bath with melt by drawing it through opening in bath walls equipped with electromagnetic shutoff devices. Note here that ferromagnetic elements are arranged in bath with melt to make consolidated magnetic field of capillary structure to retain the melt. For preliminary processing of article surface, it is displaced through one or more baths containing various functional fluids and composed capillary structures. Prior to coating application, article is heated by electric current feed through formed capillary structure of previous bath and said bath with melt wherein article is subjected to continuous plastic expansion its amount of 5-20 %.

EFFECT: higher quality of coating, guaranteed surface purity.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлических изделий, преимущественно длинномерных, путем нанесения металлических покрытий из жидкой фазы методом погружения.The invention relates to the field of processing metal products, mainly lengthy, by applying metal coatings from the liquid phase by immersion.

Беняковский М.А., Гринберг Д.Л. Производство оцинкованного листа. М.: “МЕТАЛЛУРГИЯ”, 1973 г. Стр. 114-118., Виткин А.В. и др. Основы теории и технологии производства белой жести. М.: “МЕТАЛЛУРГИЯ”, 1978 г. Стр. 46-52. Проскуркин Е.В., Попович В.А., Мороз А.Т. Цинкование. Справочник. Москва.: Металлургия. 1988 г. Стр. 181.Benyakovsky M.A., Greenberg D.L. Galvanized sheet production. M.: “METALLURGY”, 1973 p. 114-118., Vitkin A.V. et al. Fundamentals of the theory and production technology of tinplate. M.: “METALLURGY”, 1978. 46-52. Proskurkin E.V., Popovich V.A., Moroz A.T. Galvanizing Directory. Moscow .: Metallurgy. 1988 pp. 181.

Известен способ, реализуемый с помощью устройства, позволяющего управлять зеркалом расплава путем фиксации его в капиллярной структуре, позиционированной в пространстве магнитным полем (патент РФ №114686).The known method, implemented using a device that allows you to control the mirror of the melt by fixing it in a capillary structure, positioned in space by a magnetic field (RF patent No. 114686).

Недостатками указанных выше известных способов являются сложность процесса запирания расплава бегущим электромагнитным полем, невозможность реализации предварительных операций, например, подготовка поверхности в непрерывном режиме без изгиба изделия, в том числе нагрев изделия перед входом в ванну расплава.The disadvantages of the above known methods are the complexity of the process of locking the melt by a traveling electromagnetic field, the inability to carry out preliminary operations, for example, preparing the surface in a continuous mode without bending the product, including heating the product before entering the melt bath.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ, описанный в А.С. СССР №933792.The closest in its technical essence and the achieved result to the proposed invention is the method described in A.S. USSR No. 933792.

Недостатками ближайшего аналога являются:The disadvantages of the closest analogue are:

1. Сложность процесса запирания расплава бегущим электромагнитным полем.1. The complexity of the process of locking the melt by a traveling electromagnetic field.

2. Невозможность реализации предварительных операций по подготовке поверхности, в том числе нагрева, в непрерывном режиме без изгиба изделия.2. The inability to implement preliminary surface preparation operations, including heating, in continuous mode without bending the product.

Техническая задача, решаемая изобретением, - управление процессом запирания, возможность реализации последовательных и непрерывных предварительных операций, в том числе нагрева, получение гарантированно чистой поверхности (ювенильной), металлических изделий, находящихся в объеме расплава, следовательно, повышение качества покрытия.The technical problem solved by the invention is the control of the locking process, the possibility of sequential and continuous preliminary operations, including heating, obtaining a guaranteed clean surface (juvenile), metal products in the melt volume, therefore, improving the quality of the coating.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе нанесения покрытия на длинномерное металлическое изделие из расплава, включающем перемещение изделия через ванну с расплавом с протягиванием изделия через окна в стенках ванн, снабженных электромагнитными запорными устройствами, согласно изобретению в ванне с расплавом располагают ферромагнитные элементы с образованием консолидированной магнитным полем капиллярной структуры, удерживающей расплав, при этом для проведения предварительной подготовки поверхности изделие перемещают последовательно через одну или несколько ванн, содержащих различные функциональные жидкости и образованные капиллярные структуры, причем перед нанесением покрытия изделие нагревают пропусканием электрического тока через образованные капиллярные структуры предыдущей ванны и упомянутой ванны с расплавом, в которой изделие подвергают непрерывному пластическому растяжению, величина которого составляет 5-20%.The problem is achieved in that in the proposed method for coating a long metal product from a melt, comprising moving the product through a bath with a melt with pulling the product through windows in the walls of the baths equipped with electromagnetic shut-off devices, according to the invention, ferromagnetic elements are placed in the melt bath to form consolidated by a magnetic field capillary structure that holds the melt, while for preliminary preparation of the surface of the product e move sequentially through one or more baths containing various functional fluids and formed capillary structures, and before coating the product is heated by passing electric current through the formed capillary structures of the previous bath and said bath with melt, in which the product is subjected to continuous plastic stretching, the value of which is 5-20%.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в ванне с расплавом располагают ферромагнитные элементы, создают из них консолидированную магнитным полем капиллярную структуру, удерживающую расплав в запорных устройствах, нагревают изделие перед нанесением покрытия пропусканием электрического тока через контакты предыдущей ванны и ванны нанесения покрытия, образованные капиллярной структурой, заполненной расплавом и электролитом (например, раствор ZnCl₂) в запорных устройствах, при этом изделие перемещают последовательно через одну или несколько ванн с различными функциональными жидкостями, такими как, например, флюс, травильный раствор, удерживаемые капиллярными структурами в запорных устройствах, кроме того, в ванне с расплавом, в зоне теплового контакта расплава с поверхностью проволоки, последняя подвергается пластическому растяжению, величину которого обеспечивают устройства смотки и размотки путем рассогласования скорости входа проволоки в зону расплава и выхода из него на уровне 5-20%.The essence of the invention lies in the fact that ferromagnetic elements are placed in the bath with the melt, they create a capillary structure that is consolidated by the magnetic field and retains the melt in the shut-off devices, they heat the product before applying the coating by passing electric current through the contacts of the previous bath and the coating bath formed by capillary a structure filled with a melt and an electrolyte (for example, a solution of ZnCl ₂ ) in locking devices, while the product is moved sequentially through one or several baths with various functional fluids, such as, for example, flux, etching solution, held by capillary structures in shut-off devices, in addition, in a bath with a melt, in the zone of thermal contact of the melt with the surface of the wire, the latter undergoes plastic tension, which provide winding and unwinding devices by mismatching the speed of entry of the wire into the melt zone and exit from it at the level of 5-20%.

Этим достигается дополнительная очистка поверхности, что влияет на процесс адгезии и качество покрытия.This results in additional surface cleaning, which affects the adhesion process and coating quality.

При растяжении менее 5% на поверхности металлического изделия наблюдались наплывы Zn. При создании растяжения в пределах 5-20%-процесс устойчивый, высокое качество покрытия, отсутствие наплывов. При растяжении более 25% меньше наплывов на поверхности металлического изделия, но процесс становится неустойчивым (начинаются порывы).When stretching less than 5% on the surface of the metal product was observed influxes of Zn. When creating a stretch within 5-20%, the process is stable, high quality coating, lack of sag. With a stretch of more than 25%, there is less sag on the surface of the metal product, but the process becomes unstable (gusts begin).

Условием для создания капиллярного эффекта (запирания) является эффект смачивания поверхности ферромагнитных элементов функциональными жидкостями и размер капилляра.The condition for creating a capillary effect (locking) is the effect of wetting the surface of the ferromagnetic elements with functional fluids and the size of the capillary.

Предложенный способ запирания жидкости в окнах позволяет организовать технологический процесс из последовательных операций с жидкими средами: такими как флюсование, обезжиривание, травление и т.д.The proposed method of locking the liquid in the windows allows you to organize the process from sequential operations with liquid media: such as fluxing, degreasing, etching, etc.

Прямолинейное движение металлического изделия позволяет создать условия создания кинематической вытяжки с очагом деформации в зоне максимальной температуры, т.е. в зоне расплава. Это позволяет получить дополнительно чистую поверхность и усилить эффект схватывания и получить качественное покрытие.The rectilinear movement of the metal product allows you to create conditions for the creation of a kinematic hood with a deformation zone in the zone of maximum temperature, i.e. in the melt zone. This allows you to get an additional clean surface and enhance the setting effect and get a high-quality coating.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена функциональная схема, поясняющая принцип нанесения покрытия.The essence of the proposed method is illustrated by drawings, where figure 1 presents a functional diagram explaining the principle of coating.

На фиг.2 представлено слияние зеркал ванны, которое происходит при изменении расстояния между окнами и напряженности магнитного поля.Figure 2 shows the fusion of the bath mirrors, which occurs when the distance between the windows and the magnetic field change.

На фиг.3. представлен технологический процесс из последовательных операций, с жидкими средами: такими как флюсование, обезжиривание, травление и т.дIn figure 3. a technological process is presented from sequential operations with liquid media: such as fluxing, degreasing, etching, etc.

Ванна 1 заполнена расплавом 2. Около стенок ванны 1 с окнами 3 для перемещения изделия 4 располагают ферромагнитные элементы (дробь, сечка), которые под действием магнитного поля источников N-S-5 создают капиллярную структуру 6, которая заполняется жидкостью расплава 2, удерживается на поверхности ферромагнитных элементов силами поверхностного натяжения и препятствует вытеканию расплава через окна 3, в которых перемещается изделие 4. При этом создаются два зеркала ванны, гравитационное и «магнитное». При изменении расстояния между окнами и напряженности магнитного поля происходит слияние зеркал ванны (фиг.2), т.е. весь объем расплава размещается в капиллярной среде и управляется магнитным полем.The bath 1 is filled with melt 2. Near the walls of the bath 1 with windows 3, ferromagnetic elements (shot, cross-section) are placed to move the product 4, which, under the influence of the magnetic field of NS-5 sources, create a capillary structure 6, which is filled with the liquid of melt 2, is held on the surface of the ferromagnetic elements by surface tension forces and prevents the flow of the melt through the windows 3, in which the product 4 moves. In this case, two bath mirrors are created, gravitational and “magnetic”. When changing the distance between the windows and the magnetic field, the bath mirrors merge (Fig. 2), i.e. the entire volume of the melt is placed in a capillary medium and is controlled by a magnetic field.

Таким же способом происходит запирание жидкости - флюса, раствора ZnCl₂ и раствора NaOH.In the same way, the liquid is locked - flux, ZnCl ₂ solution and NaOH solution.

Реализация способа была проведена на линии, состоящей из 3-х ванн: обезжиривания, флюсования и нанесения цинка.The implementation of the method was carried out on a line consisting of 3 baths: degreasing, fluxing and applying zinc.

Капиллярные структуры создавались стальными шариками d=4 мм и сечкой из проволоки d=1 мм. Для ванн обезжиривания и флюсования добавлялся порошок железа d=300 мкм. Объем насыпки 200 мм³. Изделие-проволока d=1,2 мм, предварительно протравленная в растворе HCl. Обезжиривание в растворе NaOH. Флюс-раствор ZnCl₂. Проволока протягивалась сначала без растяжения с нагревом между выходом ванны флюсования и ванной расплава до температуры 350°C электроконтактным способом. В ванне с расплавом цинка проволоку подвергали пластическому растяжению величиной 5-20% со скоростью протяжки 3-5 м/мин. Температура расплава Zn примерно 500-530°C.Capillary structures were created by steel balls d = 4 mm and a wire cross section d = 1 mm. For degreasing and fluxing baths, iron powder d = 300 μm was added. The volume of the filling is 200 mm ³ . The wire product d = 1.2 mm, previously pickled in a HCl solution. Degreasing in a NaOH solution. ZnCl ₂ flux solution. The wire was first drawn without tension with heating between the outlet of the fluxing bath and the molten bath to a temperature of 350 ° C by an electric contact method. In a bath with zinc melt, the wire was subjected to plastic stretching of 5-20% at a drawing speed of 3-5 m / min. The melt temperature Zn is approximately 500-530 ° C.

Процесс устойчивый, наплывы Zn на поверхности проволоки отсутствовали, качество покрытия высокое.The process is stable, there were no Zn flows on the surface of the wire, and the coating quality is high.

Claims

The method of coating a long metal product from a melt, including moving the product through a bath with a melt with pulling the product through windows in the walls of the baths equipped with electromagnetic locking devices, characterized in that ferromagnetic elements are placed in the bath with the melt with the formation of a capillary structure consolidated by the magnetic field, holding the melt, while for preliminary surface preparation the product is moved sequentially through one or more n containing various functional fluid and capillary structures formed, wherein prior to coating the product is heated by passing an electrical current through the capillary structures formed by the previous bath and said molten bath, wherein the plastic product is subjected to continuous stretching, the value of which is 5-20%.