Способ непрерывного производства электросварных труб с покрытием внутренней поверхности цветными металлами и линия для его осуществления

 

Изобретение относится к производству труб с внутренним покрытием сплавами алюминия и цинка. Цель изобретения - экономия металла и снижение энергетических затрат. После сварки трубу подвергают изгибу в машине 3 гибки. С зоной гиба с помощью труб 7 и 10 связывают системы приготовления расплава и покрытия и вакуумного отсоса газов. Поддерживая заданный уровень расплава покрытия и подогревая последний в зоне гиба, устройством 6 обеспечивают непрерывное нанесение покрытия на внутреннюю поверхность труб с минимальными затратами энергии и материала покрытия. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК () 9) (1 l) (st)s В 21 С 37/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4738343/27 (22) 18,09.89 (46) 29.02.92. Бюл. N 8 (71) Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности (72) Ю. И. Блинов, В. А. Цунин, Я, Н, Липкин и М. А. Гусева (53) 621.774.21(088.8) (56) Патент Великобритании М 1461304, кл. С 23 С 1/02, 1972. (54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОСВАРНЫХ ТРУБ С ПОКРЫТИЕМ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

ЦВЕТНЫМИ МЕТАЛЛАМИ И ЛИНИЯ ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к производству труб с внутренним покрытием сплавами алюминия и цинка. Цель изобретения — экономия металла и снижение энергетических затрат. После сварки трубу подвергают изгибу в машине 3 гибки. С зоной гиба с помощью труб 7 и 10 связывают системы приготовления расплава и покрытия и вакуумного отсоса газов, Поддерживая заданный уровень расплава покрытия и подогревая последний в зоне гиба, устройством 6 обеспечивают непрерывное нанесение . покрытия на внутреннюю поверхность труб с минимальными затратами энергии и материала покрытия. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил, 1715463

20

Изобретение относится к технике жидкофаэного (горячего) нанесения металлических покрытий, в первую очередь к нанесению на стальные электросварные трубы с внутренним диаметром 30 — 150 мм покрытий сплавами цинка и алюминия с цинком, и может быть использовано в металлургии, машиностроении, энергетике, строительной индустрии и.приборостроении. Его можно использовать также для покрытий труб диаметром 10 мм и более иэ цветных и черных металлов, например свинцом, оловом и чистым алюминием.

Целью изобретения является экономия цветного металла и снижение энергетических затрат, Сущность изобретения состоит в том, что нанесение внутреннего покрытия производят в зоне образованной петли путем подачи в эту зону металла покрытия, его подогрева и поддержания заданного уровня относительно непрерывно перемещаемой трубы в зоне петлеобразования.

Изгиб непрерывно перемещаемой (бесконечной) трубы в виде петли ниже оси сварки позволяет создать безванный способ, т,к. при этом ванной для расплава металла покрытия служит участок внутреннего канала перемещаемой трубы. Кроме того, установка в линии S-образных трубок с системами подачи расплава и отбора избытков продуктов, возникающих на поверхности расплава металла покрытия, позволяет упростить конструкцию линии, т.к, исключаются ванна и механизмы для проводки трубы через ванну с коррозионно-агрессивным расплавом металла покрытия, упрощается устройство для нагрева системы (греется только покрываемый металл и не нужно греть ванну).

На фиг. 1, 2 представлена принципиальная схема линии производства электросварных труб с покрытием внутренней поверхности; на фиг. 3 — схема линии производства прямолинейных труб мерной длины.

Линия состоит из средств очистки и подготовки полосового материала (химической или механической), его перемещения и стыковой сварки в непрерывную ленту (на фиг. 1 не показаны), узла 1 формовки (например, в валковых клетях) полосового материала, узла 2 электрической сварки (например, контактной), машины 3 гибки(например, роликовой), отклоняющих проводок 4 (например, роликовых), нагревателей 5 и 6 (н ап ример, индукцион н ых), S-образной трубки 7(например из коррозионно-стойкого теплоизоляционного материала ВКМ— волокнистой керамики), связанной с системой 8 приготовления и подачи расплавленного металла покрытия, средств 9 охлаждения (водо-воздушного спрейера), системы подачи защитной атмосферы в зону сварки с внутренней стороны трубы (на фиг, 1 не показана), S-образной трубки 10,связанной с системой 11 отвода газов из вакуум-отсоса, сформированной и сваренной из полосоаого материала 12 трубы 13, транспортной катушки бунта трубы (фиг. 1) или правой по ходу машины 3 гибки и машины 14 правки (фиг. 3) и машины разрезки труб (не показана).

Линия может дополнительно содержать (фиг. 3) оправку 15, роликовую обойму (или люнет с волочильным кольцом) 16 и траковый механизм 17 для перемещения трубы в процессе ее деформации.

Линия работает следующим образом.

Полосовой материал 12 после подготовки поверхности и стыкосварки для получения непрерывной ленты подается в узел формовки 1, где формируется в непрерывную трубу 13. Труба 13 сваривается продольно в узле 2 электрической сварки и изгибается вниз в машине 3 гибки. В нагревателях 5 и 6 производится подогрев движущегося металла: в нагревателе 5— предварительный подогрев полосового материала до 150 — 300 С и более, в нагревателе 6 — окончательный нагрев металла до рабочей температуры. Используются изве-. стные приемы скоростного нагрева металла (индукционный, газовый или электрический электродный), С помощью S-образной трубки 7 из системы 8 приготовления и подачи расплавленного металла подают его внутрь трубы 13 непрерывно или периодически с поддержанием ориентировочного уровня. Система подачи расплава металла отрабатывается в зависимости от внутреннего диаметра трубы и производительности линии.

Через вторую S-образную трубку 10 производится отсос верхнего дроса (при работе без флюса) или избытков флюса в смеси с продуктами взаимодействия флюса с расплавом металла покрытия в систему вакуумотсоса 11, где предусматривается охлаждение отсасываемых продуктов в ресивере с коническим дном до вакуумного насоса, Система вакуумотсоса 11 может включаться и работать периодически по задаваемой программе (в зависимости от сортамента труб и производительности линии).

На участке аб непрерывно перемещаемой трубы 13 удерживается в ее внутреннем канале объем расплава металла покрытия.

Унос расплава стенкой трубы, т,е. толщина формируемого покрытия (от 20 до 60 мкм и более), зависит от температуры нагрева тру1715463 водном растворе известного состава (хлори- 50 стый цинк+ хлористый аммоний + хлористый натрий). Температура предварительного нагрева 170 — 200 С, температура окончательного нагрева 420 — 480 С.

В качестве покрытия могут наноситься 55 сплавы на основе алюминия типа известного сплава "гальвалюм" (Al 55%, Zn 43,5%, З

1,5%) и другие. При этом подготовка поверхности полосового материала осуществляется путем очистки и последующего нанесения бы, вязкости расплава и скорости движения трубы.

Выше уровня расплава (выше точки а) производится интенсивное охлаждение трубы водовоздушной смесью в спрейерах.

В линии после выпрямления и правки (или без правки) трубу с неотвердевшим покрытием могут подвергать калибровке или волочению без оправки или на плавающей оправке. Этим достигается расширение сортамента труб в связи с производством из одной трубной заготовки (электросварной трубы) в линии нескольких типоразмеров труб (с разными диаметрами и стенками) в зависимости от размеров плавающей оправки и настройки роликовой обоймы.

Любое неотвердевшее металлическое покрытие является эффективной смазкой для справочного волочения труб. Фактически в линии возможен выпуск труб сдиаметрами в 1,5 — 2 раза меньшими, чем у электросварной трубы. Если минимальный внутренний диаметр электросварной трубы, получаемый по данному способу и диктуемый габаритами размещаемых 5-образных трубок (и, при необходимости, ферритов в случае индукционной сварки) составляет

16 — 20 мм, то готовую трубу после волочения можно получить с внутренним диаметром

8 — 14 мм.

При волочении на короткой оправке с высокой производительностью с целью поддержания атмосферного давления во внутреннем канале трубы выше точки б плавающая оправка 15 выполняется с коаксиальным внутренним отверстием, Заготовку конца трубы под волочение . эпизодически(при перенастройке на новый размер или при нарушениях технологических режимов) производят с помощью переносного или стационарного приспособления.

В качестве покрытия могут наноситься цинк и сплавы на его основе, в том числе известный сплав "гальфан" (Al 5%, Zn 95% с добавкой редкоземельных элементов лантана и церия<0,05%). При этом подготовка поверхности полосового материала осуществляется путем очистки и от жировых загрязнений и окислов и флюсования в

40 на его верхнюю сторону флюса-расплава или слоя цинка толщиной 7-20 мкм, а сварка производится при подаче защитной атмосферы (инертного газа) в зону сварки внутри трубы, Флюс-расплав на верхнюю сторону полосового материала наносится путем засыпки подогретого порошка или заливки (непрерывной или дозируемыми порциями) после предварительного нагрева сразу после нагревателя 5, в начале формовки в узле

1 формовки или непосредственно на зеркало расплава металла покрытия. Узел засыпки или заливки флюса-расплава на фиг, 1 не показан.

Одностороннее цинковое покрытие на полосовой материал наносится непосредственно в линии гальванически или путем механической очистки с помощью щеток-иглофрезов с последующим натиранием цинка по известному способу. В слу- . чае цинкового покрытия нет необходимости в нанесении флюса-расплава.

В процессе сварки трубы выгорает или разлагается часть цинка из цинкового покрытия (нанесенного на полосовой материал). Количество выгорающего или разлагающегося цинка зависит от наличия и состава защитной атмосферы, от скорости сварки (и перемещения) трубы и периода между сваркой и смачиванием зоны сварки металлом покрытия, С целью сохранения в зоне сварного шва и термического воздействия достаточного слоя цинка (как и на других участках внутренней поверхности трубы), а также с целью снижения толщины интерметаллидного железоалюминиевого хрупкого слоя в этих зонах на полосовой материал наносится дифференцированное потолщине цинковое покрытие — сутолщенным слоем по кромкам.

В качестве покрытия могут наноситься также олово, его сплавы и свинец.

Во всех случаях производства электросварных труб с покрытием внутренней поверхности скорость сварки и нанесения покрытия может меняться в широких пределах — от 5 до 60 м/мин и более.

С целью минимального упрочнения трубы при изгибе радиус изгиба принимается

1 — 1,5 м и более.

В линии, принципиальная схема которой представлена на фиг, 3, на восходящем участке петли в районе б может быть дополнительно установлено известное устройство — МГД-стопор (магнитодинамический затвор) с целью удержания уровня металла покрытия внутри трубы при высоких скоростях сварки и движения трубы. Этим достигается возможность регулирования уноса

1715463

40 расплава трубой и равномерности распределения толщины покрытия по периметру трубы, S-образные трубки могут быть выполнеHbl легко сменяемыми, совмещенными в одну трубу и с трубками подачи защитной атмосферы, а также с ферритами для сварки.

Системы 8 приготовления и подачи расплавленного металла покрытия собираются из стандартного оборудования (плавильных ванн с обогревом разного типа, магнитодинамическими или другими насосами).

Изобретение позволяет обеспечить высокую скорость производства труб — до 60 мlмин и более. Высокая скорость позволяет сократить время контакта стали с активным алюминийцинковым расплавом и обеспечить толщину слоя интерметаллидов на границе сталь — покрытие менее 7-10 мкм.

Покрытие с такой толщиной слоя интерметаллидов является пластичным и обеспечивает возможность изгиба и развальцовки готовых труб с покрытиями без разрушения покрытия, что необходимо для водогазопроводных труб. Кроме того, при малом слое интерметаллидов в покрытии сплавами алюминия с цинком практически не HGKBAn aaeica дрос в ванне с расплавом металла покрытия, а это позволяет существенное упростить технологию — не проводить удаления верхнего дроса и не проводить или значительно реже проводить очистку расплава от нижнего тяжелого дроса.

Изобретение позволяет также обеспечить экономию цветного металла на 40 — 45% в связи с покрытием только внутренней поверхности трубы. Эти цифры учитывают данные опытных замеров толщины покрытия внутри и снаружи труб при горячем цинковании, возможное повышениЕ толщины внутреннего покрытия и сокращение потерь цветного металла из-за окисления на открытом зеркале расплава металла покрытия в ванне.

Экономия цветного металла особенно важна с точки зрения экономии цинка, производство которого лимитирует выпуск труб с металлическими покрытиями.

Экономия цинка достигается также при производстве водогазопроводных труб в связи с нанесением покрытий. сплавами алюминия с цинком, что становится практически возможным и целесообразным при использовании предлагаемых технических решений.

Изобретение позволяет снизить также расход энергии на 25-30 за счет снижения энергетических затрат на разогрев и поддержание температуры расплава металла покрытия в ванне с тепловыми потерями зеркалом расплава и стенками ванны.

Кроме того, использование изобретения позволяет снизить объем очищаемого воздуха в 10 — 20 раз за счет исключения открытого зеркала хорошо подвижного расплава металла покрытия. В действующих ваннах при горячем цинковании труб зеркало расплава достигает 20 м поверхности. В изобретении вентилируется для очистки от вредных выделений только внутренний канал труб с неизбежным подсосом воздуха и возможностью сброса защитной атмосферы.

Поставка труб с покрытиями в бунтах позволяет производить правку, раскрой по длине и разрезку труб у заказчика по месту монтажа. Это снижает отходы труб и уменьшает число стыков труб (сварных или на муфтах).

Формула изобретения

1, Способ непрерывного производства электросварных труб с покрытием внутренней поверхности цветными металлами и их сплавами из жидкой фазы, включающий очистку и подготовку поверхности полосового материала, сварку в непрерывную ленту, формовку и сварку трубы, контакт поверхности с расплавом металла покрытия, охлаждение трубы, правку и порезку ее на мерные длины, отличающийся тем, что, с целью экономии цветного металла и снижения энергетических затрат, объема очищаемого воздуха, трубку после сварки изгибают в виде петли ниже оси сварки, подают внутрь изогнутой трубы расплав металла по- . крытия, подогревают участок движущейся трубы, изогнутый в виде петли, и поддерживают объем расплава металла покрытия относительно обогреваемого участка трубы.

2. Способ по и, 1, отличающийся тем, что, с целью расширения сортамента, трубу с неотвердевшим покрытием подвергают калибровке или волочению без оправки или на плавающей оправке.

3. Линия для непрерывного производства электросварных труб с покрытием внутренней поверхности цветными металлами и их сплавами из жидкой фазы, включающая средства очистки и подготовки полосового материала, его перемещения и стыковой сварки в непрерывную ленту, устройство для формовки полосового материала в трубу и электрической сварки непрерывной трубы, средства нагрева металла трубы и покрытия, зону нанесения покрытия, механизм перемещения, правки и резки труб, систему вентиляции и очистки газов, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью экономии цветного металла, снижения энергетиче1715463

10 ских затрат и обьема очищаемого воздуха, она дополнительно содержит машину для гибки (петлеобразования) труб, расположенную за устройством электрической сварки, средства нагрева расположены на участке средств перемещения и стыковой сварки полосового материала и на участке за машиной для гибки (петлеобразования) труб, а зона насения покрытия расположена за машиной для гибки (петлеобразования) труб.

4. Линия по и. 3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит систему вакуумного отсоса, связанную с зоной нанесения покрытия.

5 5. Линия по и. 3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит волочильную роликовую обойму или люнет с волочильным кольцом, транспортирующий трубу в процессе деформации, механизм, 10 плавающую оправку и траковый механизм.

1715463

Составитель А. Сушкин

Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор С. Шевкун!

Редактор М. Циткина

Производственно-издательский комбинат Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 561 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5