UA78722C2 - Method for application of coating by immersion into the melt device for realization the same - Google Patents

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до способу нанесення на поверхню, зокрема стрічкоподібного матеріалу, наприклад 2 стрічки з кольорових металів або сталевої стрічки, щонайменше одного металевого покриття при проходженні через щонайменше одну місткість, яка містить розплавлений матеріал покриття. Винахід відноситься також до пристрою для реалізації способу.

Традиційне нанесення покриття на стрічку гарячим способом (що називається способом 1) сплавами 7п, 27пи-АІ, АТ або АЇІ-5і в галузі нанесення покриття характеризується тим, що стрічка з нагрівальної печі 710 вводиться без доступу повітря в розплав і за допомогою різного розташування непривідних роликів відхиляється у вертикальну площину і стабілізується, як приведено на Фіг.1. Це відноситься до всіх металів або сплавів, що використовуються як покриття при нанесенні покриття зануренням в розплав.

Недоліком в способі 1 є те, що ролики і опори роликів знаходяться всередині розплаву і всі матеріали схильні до хімічного впливу розплаву. Термін служби всіх деталей, які знаходяться всередині розплаву, 712 обмежений. Крім того потрібний великий об'єм розплаву і відповідно велика місткість, щоб вмістити ролики або відповідно все заглибне обладнання. Звичайно при гарячому цинкуванні використовується від 200 до 400т рідкого цинку. Швидке управління температурою і складом розплаву неможливе внаслідок великого об'єму.

Потрібно враховувати велику різницю вищеназваних параметрів, які приводять в даних умовах до погіршення якості, оскільки в одній місткості технологічні прийоми легування впливають на якість стрічки і навпаки.

Інший недолік полягає в тому, що не можна підвищити швидкість обробки, зокрема тонких стрічок «0,5мм, для досягнення рентабельної продуктивності установки (приблизно 18Ом/хв.). Причина цього в тому, що рух між роликами, що знаходяться у ванні і стрічкою є відносним. Якщо для розв'язання цієї проблеми підвищити тягнучі зусилля, виникне небезпека розриву стрічки. Наслідком цього - виробництво скрапу і тривалі простої установки.

Інше обмеження максимальної швидкості стрічки установки гарячого цинкування зумовлене системою с 22 очищувальних сопел, розташованою вище за дзеркало розплавленого цинку, див. Фіг.1. Товщина шару покриття Го) регулюється за допомогою повітря або азоту, причому з підвищенням швидкості стрічки підвищується мінімально можлива товщина покриття. Це означає, що тонкі покриття неможливі при високих швидкостях стрічки. Однак, саме тонкі покриття («25г/м2 з одного боку тонкої гарячооцинкованої стрічки) користуються найбільшим попитом.

Як більш вдосконалений спосіб нанесення покриття зануренням в розплав феритової сталевої стрічки з см м'яких нелегованих сталей відомий так званий вертикальний метод гарячого цинкування, описаний в різних Ге! патентах, таких як (ЕР, 0630421 В1, ЕР 0630420 В1 і ЕР 0673444 В1).

У цьому способі (який називається спосіб 2) стрічка проходить знизу вгору через робочу емність, наповнену - розплавленим металом з сплавів 7п і/або АІ, при цьому стрічка спочатку зазнає температурної обробки, і с входження стрічки в розплав відбувається без доступу повітря. У порівнянні зі способом 1 об'єм розплаву істотно менше приблизно на 2-5т рідкого цинку. Також відсутні вищезазначені проблеми з якістю, оскільки - технологічні прийоми легування здійснюються в приймальному резервуарі, що знаходиться поруч з лінією, а якість стрічки досягається в окремій від нього робочій місткості.

З'єднання між робочою місткістю і пічною камерою, яка знаходиться нижче, здійснюється Через « й газонепроникний керамічний канал висотою приблизно 800мм і шириною проходу для стрічки, що становить -о максимально 20мм. Герметичне ущільнення робочої місткості знизу і недопущення витоку розплаву в пічний с простір здійснюється всередині цього каналу за допомогою розташованих збоку від каналу або відповідно :з» стрічки індукторів. Ці індуктори створюють електромагнітне поле, що біжить, що викликає направлену зверху силу, яка запобігає витоку розплаву вниз. Ця індукційна система працює як насос, так що в каналі забезпечується також обмін розплаву. -1 15 Спосіб 2 характеризується тим, що щонайменше в галузі нанесення покриття до рівня дзеркала ванни також для тонкої сталевої стрічки без проблем можуть бути отримані значно більш високі швидкості руху стрічки (ее) близько ЗООм/хв., оскільки в місткості для нанесення покриття відсутні ролики. -1 Після того як стрічка проходить знизу вгору агрегат для нанесення покриття з температурою, наприклад при гарячому цинкуванні 4602С, відбувається регулювання бажаної товщини нанесеного металевого шару покриття, іме) 50 в порівнянні зі способом 1 трохи вище за рівень дзеркала ванни, за допомогою здувальних сопел. Воно

Кз здійснюється в порівнянні зі способом 1 шляхом здування стислим повітрям або азотом.

У способі 2 у випадку тонких покриттів, в порівнянні зі способом 1, метод очищувальних сопел також обмежує максимально можливу швидкість стрічки. Проте, спосіб 2 надає більшу свободу варіювання параметрів цинкування, що впливають на товщину шару - температури, в'язкості розплаву і складу сплаву. З цієї причини потрібно чекати, що при однаковій товщині шару швидкість стрічки в способі 2, в порівнянні зі способом 1,

ГФ) може бути вибрана більш високою. У порівнянні зі способом 1, спосіб 2 ще не був випробуваний в широкому

ГФ масштабі виробництва. Досі проводилися лише експерименти на дослідних установках з вузькою стрічкою, які завершилися успішно.

Однак підвищенню швидкості протидіє той факт, що під час руху вгору до першого відхилення стрічка зазнає бо охолоджування до температури нижче 3002. Якщо температура буде вищою, виникає небезпека того, що металеві частки будуть нагромаджуватися на першому контактному або відхиляючому ролику в охолоджуючій колоні і створювати непоправні поверхневі дефекти на матеріалі. Охолоджування відбувається звичайно за допомогою декількох послідовно розташованих ділянок повітряного охолоджування. Однак охолоджуючий вплив 65 або вірніше інтенсивність охолоджування обмежена в залежності від охолоджуючого середовища і не може бути підвищена за бажанням при використанні як охолоджуючого середовища повітря на певній ділянці

(наприклад, 2х15м). Із збільшенням швидкості стрічки або із збільшенням продуктивності по масі ділянки охолоджування потрібно подовжити. Це вимагає, однак, підйому верхнього відхиляючого ролика в охолоджуючій колоні установки для нанесення покриття зануренням в розплав.

В установках для способу 1 верхній відхиляючий ролик звичайно знаходиться на висоті між ЗО і бом. Для способу 2 при більш високих швидкостях стрічки ділянки охолоджування необхідно відповідно подовжити, щоб висота охолоджуючої колони по можливості збільшилася до 89-90м. Це зумовлює великі інвестиційні витрати на будівлі і фундаменти.

Це спричинило б подовження невизначеної, нестабілізованої ділянки руху стрічки в охолоджуючій колоні і 7/0 погіршення проходження стрічки, що могло б спричинити появу вібрацій і негативно позначитися на якості продукту. Використання інших охолоджуючих середовищ у верхній частині є спірним і досі технологічно не вирішено в масовому виробництві.

Інша проблема, пов'язана з електромагнітним ущільненням за способом 2 полягає в тому, що сили, які впливають на рідкий розплав, також впливають, зокрема, на феритову стрічку. Усунення небажаного контакту 75 стрічки з каналом через магнітні сили ущільнювальних індукторів можливе тільки шляхом додаткових заходів.

Для цього необхідні додаткові стабілізуючі спіралі і дорога техніка автоматичного регулювання.

Задачею даного винаходу є усунення вищеназваних недоліків способів 1 і 2 і створення високошвидкісної установки нанесення покриття зануренням в розплав без охолоджуючої колони, яка поєднує мінімально можливий об'єм будівництва з оптимальними інвестиційними витратами і високою продуктивністю установки при 20р високій якості продукції.

Ця задача вирішується в описаному в обмежувальній частині пункту 1 формули винаходу способі тим, що місткість ущільнюється за допомогою обертових постійних магнітів. Герметичне ущільнення місткості за допомогою обертових постійних магнітів істотно надійніше і вигідніше у вартісному відношенні, ніж електромагнітне рішення і, крім того, потрібно значно менше енергії для обертання, ніж для електромагнітного с ущільнення, що являє собою особливу перевагу у випадку знеструмлення.

Варіанти здійснення способу описані в інших залежних пунктах формули винаходу. Пристрій і його о конструктивне виконання для реалізації способу є предметом інших пунктів формули винаходу.

Винахід описується на основі ряду графічно представлених прикладів виконання, на яких показані:

Фіг.1 - загальноприйнятий спосіб нанесення покриття на стрічку. Га

Фіг.2 - вдосконалений спосіб нанесення покриття згідно з рівнем техніки.

Фіг.3 - спосіб нанесення покриття згідно з винаходом, а також відповідним чином виконана високошвидкісна с установка для нанесення покриття зануренням в розплав в дії. че

Фіг.4 - установка за Фіг.З в стані пуску.

Фіг.5 - установка за Фіг.З в стані зупинки після завершення роботи. со

Згідно з Фіг.3 після відхилення в печі без доступу повітря стрічка рухається вертикально вниз в місткість ї- на ділянці нанесення покриття, в якій знаходиться розплав. Ця місткість герметично ущільнюється знизу. Для цього необхідні сили, які однак, не електромагнітного походження, а виробляються за допомогою обертових постійних магнітів. Герметичне ущільнення розплаву постійними магнітами саме по собі відомо. Але тільки для випадку прямокутних каналів. Цей вид каналу не може змінюватися по відстані і формі. «

У свою чергу, даний винахід пропонує два розташовані поряд ротори 5, 5. Ротори являють собою труби 6,6 00 -) с з термостійкого, стійкого до впливу розплаву матеріалу, переважно з кераміки. Всередині цих труб 6, 6, й діаметр яких може підбиратися довільно, обертаються ролики, на бічній поверхні яких закріплені постійні и? магніти 4. Ротори 5, 5 можуть бути підведені до розплаву або відповідно до стрічки на ділянці нанесення покриття 19. У стані зупинки або пуску установки зазор 7 також може бути закритий.

Постійні магніти значно більш вигідні у вартісному відношенні, ніж електромагнітне ущільнення за -і допомогою спіралей або індукторів, і потрібно значно менше енергії для обертання, ніж для електромагнітного ущільнення, що являє собою особливу перевагу у разі знеструмлення. бо З постійними магнітами можливі, крім того, істотно більш високі напруженості поля (множник 3) в -І порівнянні з електромагнітним способом. Ця більш високі напруженості поля або виникаючі в результаті більш 5р високі сили необхідні для процесу очищення при регулюванні бажаної товщини покриття на стальній стрічці. о Очищення у відомих способах здійснюється за допомогою додаткових очищувальних сопел. з У способі згідно з винаходом більше не потрібні додаткові заходи в рамках магнітного ущільнення і очищення, оскільки ділянка самого вузького проходу стрічки 1 через блок ущільнення становить усього лише декілька міліметрів. Далі, ділянка натягнення стрічки 1 може бути значно коротшою, ніж у відомих способах 1 і 5Б 2, оскільки безпосередньо нижче за блок ущільнення стрічка відразу ж може охолоджуватися у водяній ванні 9 і відводитися. Довжина ділянки натягнення в даному винаході переважно складає близько 500Омм, в способі 1 іФ) вона більше приблизно у 8-10 раз і в способі 2 вона ще більше. ко Інша перевага способу згідно з винаходом полягає в тому, що дзеркало розплавленого металу переважно цинкової ванни знаходиться в зоні нанесення покриття всередині атмосфери із захисного газу, що складається бо переважно з суміші азоту з воднем, і не може відбуватися окислення рідкого цинку. У відомих способах 1 і 2 це може бути досягнуте лише за рахунок додаткових заходів. Крім того, у відомих способах потрібно, щоб поверхня цинкового розплаву була доступною для певних ручних робіт. У винаході, що пропонується, доступ до дзеркала розплаву з метою видалення окисних часток не потрібний.

У прикладі виконання на Фіг.З установка для нанесення покриття зануренням в розплав стрічки з кольорового б5 металу або сталевої стрічки 1 знаходиться в стані роботи.

Стрічка 1, що надходить на обробку, проходить в печі 2 через натяжний ролик 17 і потім через шлюзовий затвор 18, який герметично відсікає атмосферу захисного газу, що є всередині установки для нанесення покриття зануренням в розплав, від атмосфери навколишнього середовища з киснем.

У подальшій камері оцинкування 14 стрічка 1 напрямним роликом 13 відхиляється у вертикальну площину відносно ділянки 19 нанесення покриття. При вході на ділянку 19 нанесення покриття стрічка 1 проходить у вертикальному напрямі зверху вниз через ванну розплаву З, що втримується вертикально в зазорі 7 між роторами 5, 5", і забезпечується, таким чином, необхідним покриттям.

Магнітні сили, що утворюються за рахунок магнітних полів або біжучих магнітних полів обертових постійних магнітів 4 не допускають витік розплаву З вниз в утворений між віддаленими один від одного роторами 5, 5' /о зазор. Ротори 5, 5 знаходяться всередині оточуючих їх труб 6, 6 в оточеній зовні кожухом в формі каналу ділянці 19 нанесення покриття, в якій вміщуються ротори 5, 5 з можливістю зміни відстані між ними. Ротори укладені в трубах 6, 6 з термостійкого, стійкого до впливу розплаву, зокрема немагнітного матеріалу, переважно з кераміки.

Всередині цих труб 6, 6 обертаються постійні магніти 4.

Необхідний розплав, що постійно поповнюється, з приймального резервуара 8, де він доводиться до робочої кондиції, за допомогою насосу 12 для перекачування рідкого металу подається в дозованій кількості в зазор 7 між роторами 5, 5. Стрічка 1, на яку наноситься покриття, проходить через зазор 7 і потім пристрій 15 стабілізації повітрям, а також услід за цим пристрій 16 водяного охолоджування.

Після проходження водяної ванни 9 і натяжного ролика 20 стрічка 1 витягується з установки для подальшого 2о Використання або обробки.

На Фіг.4 і 5, що залишилися, показані способи згідно з винаходом а) в стані пуску і б) в стані зупинки після завершення роботи. а) Стан пуску: сч - стрічка стоїть - ротори обертаються і) - зазор між роторами закритий - розплав подається - пічна камера закрита с зо б) Стан зупинки після завершення роботи: - повернення розплаву с - ротори обертаються ї- - зазор закритий - пічна камера відкрита. со і -

Claims (1)

1. Формула винаходу

   1. Спосіб нанесення покриття на поверхню, зокрема стрічкоподібного матеріалу, наприклад стрічки з « 70 кольорових металів або сталевої стрічки (1), щонайменше одного металевого покриття при проходженні через з с щонайменше одну ємність, що містить розплавлений матеріал (3) покриття, при цьому матеріал покриття вводять з приймального резервуара (8) в зазор (7) між роторами (5, 5), що обертаються в протилежному :з» напрямі, і стрічку (1) пропускають зверху вниз через розплав (3) і між роторами (5, 5), який відрізняється тим, що зазор (7) герметично ущільнюють знизу за допомогою обертових постійних магнітів і всередині роторів (5, 5) розташовують обертові ролики (4, 4), на яких закріплюють постійні магніти. -І 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що ротори (5, 5) виконані з термостійких, стійких до впливу розплаву, зокрема немагнітних, матеріалів, переважно з використанням керамічних труб (6, 6). со 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що розплав (3) подають в зазор (7) за допомогою насоса (12) -І для перекачування рідкого металу в дозованій кількості з приймального резервуара (8).

   4. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що за допомогою обертових постійних магнітів здійснюють їмо) регулювання бажаної товщини покриття на металевій стрічці (1). ГЕ 5. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що стрічка (1) після повороту в печі (2) для підігрівання без доступу повітря, переважно в атмосфері захисного газу, прямує вертикально вниз через розплав (3).

   б. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що по можливості безпосередньо під герметичним ущільненням ємності з розплавом (3) або роторів (5, 5) стрічку (1) з нанесеним покриттям стабілізують повітрям і/або охолоджують водою. (Ф) 7. Пристрій для нанесення покриття на поверхню за будь-яким з попередніх пунктів, який включає ГІ щонайменше одну ємність, що містить розплавлений покривний матеріал для металевого стрічкоподібного матеріалу (1), наприклад приймальний резервуар (8), ділянку нанесення покриття (19) з роторами (5, 5), що во обертаються в протилежному напрямі, між якими утворений зазор (7), який герметично ущільнено знизу, який відрізняється тим, що всередині роторів (5, 5) розташовані обертові ролики (4, 4, на бічній поверхні яких закріплено постійні магніти.

   8. Пристрій за п. 7, який відрізняється тим, що ємність, яка містить розплав (3), утворена верхнім, середнім простором між роторами (5, 5). 65 9. Пристрій за п. 7 або 8, який відрізняється тим, що ротори (5, 5) оточені кожухом з утворенням атмосфери захисного газу.

   10. Пристрій за п. 7 або 8, який відрізняється тим, що кожух роторів з'єднаний з верхньою камерою (14) з метою підведення металевої стрічки (1) зверху до кожуха роторів, а також з приймальним резервуаром (8) для розплаву і з розташованими нижче за кожух роторів пристроями для стабілізації повітрям (15) або відповідно Водяного охолоджування (16) стрічки (1) і, можливо, з ще однією водяною ванною (9). с о с с ча с і - -

   с . и? -І (ее) -І з 50 Ко) Ф) іме) 60 б5