Машина для химико-термической обработки труб в расплаве

 

Сущность изобретения: труба поступает поштучно на наклонный рольганг 1 с углом и захватывается приводной наклона 5-8° клетью 2, которая заталкивает ее в ванну 3 через входное отверстие 14. Труба передним торцом .наклонно погружается в расплав на склиз 4 так, что внутренний канал трубы заполняется расплавом. Затем труба скатывается в расплаве по склизу 4 и по каналу, образуемому между склизом 4 и ограничителем 5, на нижнюю часть наклонных шнеков 6, которые поднимают трубу в наклонном состоянии (под заданным углом, например, 8-10°) для слива расплава из внутреннего канала трубы. С верхних витков шнеков 6 труба скатывается на ролики 7 рольганга, по которым перемещается до захвата приводной клетью 8. Конструктивные особенности машины позволяют снизить расход энергии и количество выбросов загрязнений в окружающую среду. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

6 7

5оа. 2

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4799992/02 (22) 06.03.90 (46) 30..05.92. Бюл, ЬЬ 20 (71) Уральский научно. исследовательский институт трубной промышленности (72) Ю.И. Блинов, Я,Н. Липкин, М.А, Гусева, В,Л, Войновский, В.П. Царегородцев, M.Â.

Королев, А,С. Вавилин и В.А, Цунин (53) 621.793.524.06(088.8) (56) Бакалюк Я.Х. и др, Производство труб с металлическими покрытиями. IN.: Металлургия, 1975, с. 109-111.

Авторское свидетельство СССР

М 199622, кл. С 23 С 1/14, 1966. (54) МАШИНА ДЛЯ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТРУБ В РАСПЛАВЕ (57) Сущность изобретения: труба поступает поштучно на наклонный рольганг 1 с углом наклона 5-8 и захватывается приводной

„„.ЯЦ„„1737015 А1 (ss>s С 23 С 2/38 клетью 2, которая заталкивает ее в ванну 3 через входное отверстие 14, Труба передним торцом наклонно погружается в расплав на склиз 4 так, что внутренний канал трубы заполняется расплавом. Затем труба скатывается в расплаве по склизу 4 и по каналу, образуемому между склизом 4 и ограничителем 5, на нижнюю часть наклонных шнеков 6, которые поднимают трубу в наклонном состоянии (под заданным углом, например, 8 — 10 ) для слива расплава иэ внутреннего канала трубы. С верхних витков шнеков 6 труба скатывается на ролики 7 рольганга, по которым перемещается до захвата приводной клетью 8. Конструктивные особенности машины позволяют снизить расход энергии и количество выбросов загрязнений в окружающую среду. 2 э.R. ф-лы, 4 ил, 1737015

Изобретение относится к химико-термической и термической обработке стальных труб 20 — 1G0 мм, в первую очередь к нанесению металлических покрытий горячим (жидкофазным) способом, к нагреву и обработке в щелочных расплавах в металлургии, машиностроении, строительной индустрии и др, отраслях народного хозяйства, Практически все известные высокопроизводительные машины для нанесения горячих металлических покрытий на трубы рассматриваемого сортамента включают открытые ванны для расплава металла с погруженными в них механизмами для перемещения труб и средства нагрева труб до рабочей температуры непосредственно в расплаве металла.

Известны устройства с системами шнекового роторного и конвейерного типов с поперечной к длине ванны поштучной задачей труб.

Основными недостатками этих устройств являются ограниченные возможности по составам наносимых сплавов и рабочим температурам. В частности, в устройствах известного типа не удается наносить качественные покрытия алюминийцинковыми сплавами с высокой рабочей температурой и обеспечить необходимый нагрев труб. Кроме того, наблюдаются высокие энергетические потери и потери цветного металла из-за открытого зеркала расплава металла покрытия, ограничение длины покрываемых труб, так как при медленном выходе газов из внутреннего канала трубы при ее поперечном погру>кении в расплав отдельные участки поверхности перегреваются до контактирования с расплавом металла. Эти участки теряют флюс из-за его разложения и поэтому не смачиваются расплавом металла покрытия, Устройства характеризуются высокой аварийностью металлических ванн при нагреве через стенки ванн из-за коррозии металла под напряжением, С открытой поверхности расплава металла покрытия выделяются вредные газы и пыль, что создает сложную обстановку в экологическом отношении.

Известны устройства для горячего алюминирования труб в вертикальных ваннах и в открытых горизонтальных ваннах с торцовым погружением в расплав металла покрытия.

Устройство с вертикальными ваннами, обеспечивая высокую равномерность покрытия по периметру труб, позволяет обрабатывать трубы длиной не более 7 м, В этом устройстве невозможно обрабатывать тру10

55 бы диаметром менее 25 л1м и при его применении невозможно обеспечить высокую производительность обработки и механизировать поточное производство, Описанное устройство с торцовым погружением труб в расплав металла покрытия, включающее фигурный направляющий монорельс над открытой ванной и каретку с приспособлением для захвата трубы с торца, по-видимому, может обеспечить хорошее заполнение внутреннего канала труб с расплавом и равномерное распределение покрытия по периметру. Однако такое устройство имеет низкую производительность, большие габариты ванны (длина ванны втрое превышает длину обрабатываемых труб) с открытым зеркалом. Такого рода устройства не нашли применения.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является известная машина для нанесения горячих покрытий на трубы, которая состоит из группы механизмов погру>кения труб в расплав поштучно под углом, ванны для расплава со средствами нагрева, шнеков и рольганга выдачи труб.

Эта известная машина является высокопроизводительной,.и обеспечивает нанесение горячих металлических покрытий одновременно на нару>кную и внутренню о поверхности дискрегно перемещаемых в потоке труб.

I II

Недостатками устройства являются невозможность использования при рабочих температурах расплаьа более 500-550 С изза открытого зеркала расплава в связи с установкой машины сверху, при температурах более 500-550 С работа с открытым зеркалом расплава связана с его окислением и разложением, значительными выделеI ниями вредных газов и потерям тепла, с невозмо>кностью использования защитной атмосферы; невысокое качество покрытий труб длиной более 7,85 — 8 м из-за медленного выхода газов при погружении в расплав труб в направлении, близком к перпендикулярному их оси; невозможность использования в закрытых ваннах и, как следствие, невозможность использования в ваннах с защитной атмосферой, Цель изобретения — расширение ассортимента обрабатываемых труб и покрытий, уменьшение вредных выбросов, снижение расхода энергии и материала покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что в машине для химико-термической обработки труб в расплаве, включающей группу механизмов погружения труб в расплав поштучно под углом, ванну для расплава со средствами нагрева, шнеки и рольганг вы1737015

10

25

55 дачи труб, машина снабжена наклонным рольгангом, установленным перед ванной, и приводными клетями на входе в ванну и выходе из нее, а группа механизмов погружения труб в расплав включает наклонный склиз с ограничителем, при этом шнеки для извлечения труб из расплава выполнены с одинаковым шагом, расположены с разным углом наклона по длине ванны и связаны с рольгангом выдачи труб, а ванна закрыта крышкой и снабжена отверстиями для входа и выхода труб.

Предлагается также между выдающими шнеками дополнительно установить посто. янные магниты и дополнительно снабдить ванну скребком, расположенным над склизом у входного отверстия.

Предлагаемая машина снабжена наклонным рольгангом, установленным перед ванной, и приводными клетями на входе в ванну и выходе из нее,p группа механизмов погружения труб в расплав включает наклонный склиз с ограничителем, при этом шнеки для извлечения труб из расплава вы полнены с одинаковым шагом, расположены с разным углом наклона по длине ванны и связаны с рольгангом выдачи труб. Этим достигается расширение ассортимента об° рабатываемых труб — обеспечивается возможность обработки труб большей длины— до 10 м за счет торцового под углом вдоль оси трубы ввода трубы в расплав, чем достигается более быстрое вытеснение газовоздушной смеси из канала труб.

При медленном выходе газовоздушной смеси из канала труб внутренняя поверхность трубы со стороны находящегося выше конца из-за взаимодействия нагретой до температуры расплава поверхности с газовой фазой не может быть качественно обработана (при нанесении покрытий разлагается флюс и образуются непокрытые участки; в щелочных расплавах — их разложение и неравномерная обработка поверхности).

Расширяется .ассортимент наносимых покрытий — обеспечивается возможность нанесения высокотемпературных алюминийцинковых и алюминиевых покрытий за счет ввода трубы под защитной атмосферой . (что возможно благодаря принятым решениям с расположением механизмов в закрытой ванне — под крышкой и поштучного охлаждения трубы в кольцевом спрейере или соиле).

Ввод трубы под защитной атмосферой позволяет применить предварительный (перед обработкой в ванне с расплавом) нагрев .труб и .сократить контакт металла трубы с металлом расплава покрытия (снижая количества образующихся интерметаллидов и повышая, благодаря этому, качество покрытия). Быстрое поштучное охлаждение труб повышает качество и долговечность алюминийцинковых.покрытий, а также равномерность свойств поверхности.

Уменьшаются вредные выбросы, снижается расход энергии и материала покрытия, что обеспечивается благодаря размещению механизмов,в закрытой ванне— под крышкой с возможностью использования защитной атмосферы.

Ванна закрыта крышкой и снабжена отверстиями для входа и выхода труб — обеспечивается возможность проводить обработку под защитной атмосферой и благодаря этому расширить ассортимент обрабатываемых труб. и материала покрытия, уменьшить вредные выбросы и снизить расход энергии и материала покрытия.

Между выдающими шнеками дополнительно установлены постоянные магниты, Этим достигается возможность обработки труб из магнитных материалов (углеродистых и легированных сталей) с широким разбегом диаметров без направляющих линеек и механизмов принудительного затопления труб при падении с наклонного склиза, т.е. возможность упрощения конструкции, При этом возможно увеличение угла на-клона выдающих шнеков, что позволяет уменьшить габариты ванны и увеличить уклон перемещаемой трубы при сливе расплава из внутреннего канала трубы. . Ванна дополнительно снабжена скребком, расположенным над склизом у входного отверстия.

Этим достигается повышение качества покрытия расплавом, так как при входе каждой трубы с поверхности расплава сгребается в сторону изгарь.

На фиг. 1 показана предлагаемая машина для химико-термической обработки труб в расплаве, продольный разрез; на фиг. 2— то же, в плане; на фиг, 3 — схема ванны с расплавом; на фиг. 4 — сечение А — А на фиг.

3.

Машина для химико-термической обра- ботки труб в расплаве содержит механизированный наклонный рольганг 1 (на который трубы поступают с помощью механизмов известной конструкции (на фиг. 1 и 2 не показаны), приводную клеть 2, ванну с расплавом 3, в которой расположены механизмы для перемещения труб — наклонный склиз 4 с ограничителем 5, выступающим над уровнем расплава+у, приводные наклонные шнеки 6 консольного типа и приводной выдающий наклонный рольганг с роликами 7 консольного типа, приводную

1737015

50 клеть 8, приводной рольганг 9 со сбрасывателем 10, наклонными склизами 11 и карманом 12 для обработанных труб, Ванна 3 имеет крышку 13 и отверстия для прохода труб: входное 14 и выходное 15, Ванна 3 оборудована скребком 16, представляющим собой флажок на оси, который частично погружен в расплав (нижефу), переливной трубой 17 и порожком 18, Ванна 3 — стальная футерованная емкость — имеет выступающие по длине карманы 19, выполненные как сообщающиеся сосуды.

Футеровка ванн (которая одновременно является и теплоизоляцией) и материалы механизмов выбираются в соответствии с условиями (составом расплавов и рабочей температурой), Например, для расплавов хлоридов (флюсов-расплавов и сред нагрева) ванна футеруется муллитокорундовым огнеупором MKO-72 или MKO-83 по слою засыпки глиноземом и теплоизоляции асбестом. Для механизмов проводки труб используются стали типа ЭИ-567, ЭИ-760 или

ЭИ-202. Может быть использован корундовый огнеупор.

Ванна для металлического расплава при нанесении цинка, цинкалюминиевых, алюминийцинковых и алюминиевых покрытий футеруется слоем асбеста, трамбованного пиропласта или кремнезема и хромомагнезитовым кирпичем. Можно для изготовления деталей, переливов, желобов и отдельных элементов использовать керамику ВКМ или каменное литье, Для механизации можно использовать титановый сплав

ВТ1-0 после специального оксидирования поверхности.

Наклонные шнеки 6 лежат непосредственно на чугунных или керамических желобах, расположенных в самых низких участках фигурного дна ванны, выполненного с уклоном к этим желобам.

Наклонные шнеки 6 связаны с приводными механизмами, вынесенными за пределы ванны. Ролики 7 консольного типа связаны с приводами, вынесенными за пределы ванны.

Вопросы нагрева расплава в ванне решаются в зависимости от состава расплава, Машина работает следующим. образом, Труба поступает поштучно на наклонный рольганг 1 с углом наклона 5-8О и захватывается приводной клетью 2, которая заталкивает ее в ванну 3 через входное отверстие 14, Труба передним торцом наклонно погружается в расплав на склиз 4 ниже ф у таким образом, что внутренний канал трубы заполняется расплавом полностью или поч5

40 ти полностью, Затем труба скатывается в расплаве по склизу 4 и по каналу, образуемому между склиэом 4 и ограничителем 5 на нижнюю часть наклонных шнеков 6, которые поднимают трубу в наклонном состоянии (под заданным углом, например, 8-10 ) для слива расплава из внутреннего канала трубы.

С верхних витков шнеков 6 труба скатывается на ролики 7 рольганга, по которым перемещается до захвата приводной клетью 8.

Входя в ванну, труба отталкивает флажок скребка 16. При этом с зеркала расплава отодвигаются загрязнения (зола, дрос и т,д.) и частично сталкиваются в переливную трубу 17. Порожек 18 ограничивает перемещение загрязнений по зеркалу расплава.

Выходящая из ванны через отверстие

15 труба приводной клетью 8 проталкивается на рольганг 9 и сбрасывателем 10 по склиэам 11 сталкивается в карман 12.

Если шнеки в ваннах будут вращаться в одну сторону, необходима установка в ваннах ограничителя перемещения труб с одного из торцов, так как трубы одновременно смещаются в сторону вращения шнеков, Удобнее вращать пары шнеков в разные стороны для уравновешивания влияния сил трения. В этом случае трубы, поднимаясь шнеками, практически не смещаются в сторону одной из торцовых стенок ванн, Предусматривается возможность периодического изменения направления дви>кения выдающих шнеков 6 (реверс), Этим обеспечивается удаление шнеками части тяжелого шлама,(дроса; загрязнений) в карманы 19.

Трубы с наружным диаметром более 60 мм (особенно с толщиной стенки менее 2 мм) при падении с наклонного склиза могут медленнее погружаться в расплаве из-за сопротивления вихрей, возникающих под нижней образующей трубы, Это может иметь существенное значение для надежной работы механизмов, Установка постоянных магнитов между выдаю цими шнеками (на фиг, 1-6 не показаны) обеспечивает ускорение погружения труб из магнитных материалов в расплаве и прижатие их к выдающим шнекам.

При обработке труб из немагнитных материалов или при высоких рабочих температурах расплава возможна установка над выдающими шнеками направляющих линеек.

Постоянные магниты устанавливаются в защитных оболочках, например, из керамики. которые формируются непосредственно на MBI HviTGi<, 1737015

Вопросы нагрева и пополнения расплавов в машине решаются следующим образом.

Солевые (щелочные) расплавы готовятся непосредственно в ванне из исходных 5 солей, Разогрев солей первоначально или при их охлаждении и застывании производится путем создания дуги между графитовыми электродами по общим правилам использования электродного нагрева соле- 10 вых систем.

В процессе работы расход расплава пополняется путем введения. подсушенной сме. си солей (щелочей) засыпкой в карман 19.

Расплав металла готовится в отдельно- 15 стоящих стандартных плавильных печах и подается в ванну через карманы 19 с применением известных средств(например, МГДнасосами). Расплав подается как при заполнении ванны, так и для пополнения 20 уноса и поддержания уровня расплава в ванне.

Предлагаемые конструкторские решения позволяют расширить сортамент обрабатываемых труб и технологические 25 возможности. Кроме того, предлагаемая машина более надежна при эксплуатации с агрессивными расплавами, так как основными сменяемыми механизмами являются консольные шнеки и консольные ролики с 30 валами, которые можно заменять через окна их крепления.

Из изложенного следует, что предлагаемая машина является универсальной, Ее можно использовать для разных технологий 35 (щелочно-кислотного травления, флюсования, нанесения металлических покрытий, термической и химико-термической обработки) с применением разных составов расплавов, средств нагрева и рабочих 40 температур; позволяет увеличить длину обрабатываемых труб до 10 м и, возможно, более вместо 7,85-8 м (которая при горячем цинковании труб на сегодня является максимальной); позволяет экономить расход энергии в связи со снижением потерь в окружающую среду зеркалом расплава, а также футерованными стенками и дном; позволяет снизить загрязнение окружающей среды и объем вентилируемого газа, подлежащего очистке.

Предлагаемая машина может найти широкое применение при производстве труб с металлическими покрытиями и труб из высоколегированных сталей и сплавов.

Формула изобретения

1. Машина для химико-термической обработки труб в расплаве, включающая механизмы погружения труб в расплав поштучно под углом, ванну для расплава со средствами нагрева, шнеки и рольганг выдачи труб, о т л и ч а ю щ а я .с я тем, что, с целью расширения ассортимента обрабатываемых труб и покрытий, уменьшения вредных выбросов, снижения расхода энергии и материала покрытия, она снабжена наклонным рольгангом, установленным перед ванной, и приводными клетями на входе в ванну и выходе из нее, а механизмы погружения труб в расплав выполнены с наклонным склизом и ограничителем, при этом шнеки для извлечения труб из расплава выполнены с одинаковым шагом, расположены с разным углом наклона по длине ванны и связаны с рольгангом выдачи труб, а ванна выполнена с крышкой и отверстиями для входа и выхода труб.

2. Машина по п,1, о тл и ч а ю ща я с я тем, что она снабжена постоянными.магнитами, установленными между шнеками для извлечения труб.

З.Машина по пп.1и2,отличающ а я с я тем, что она дополнительно снабжена скребком, расположенным над склизом у входного отверстия из ванны, 1737015

A A

Составитель Я.Липкин

Редактор М.Недолуженко Техред M,Ìîðãåíòàë

Корректор О.Кундрик

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

Заказ 1871 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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