Установка для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб

 

Использование: изобретение относится к обработке металлов немеханическими способами и может быть использовано при нанесении покрытий из расплава цветных металлов на поверхность металлических изделий, в частности для нанесения защитного алюмоцинкового, цинкового и других покрытий на внутреннюю поверхность труб, в частности труб мелкого сортамента до 80 мм. Сущность изобретения заключается в том, что установка снабжена приемно-отводящей расплав системой, выполненной в виде емкости с трубопроводом, соединенным с ванной для расплава, и коллектором, установленным с возможностью поворота в вертикальной плоскости, выполненным в виде короба со струйными головками, оси которых параллельны одна другой. Посадочные гнезда струйных головок выполнены с уплотнением. Входной патрубок нагнетательной системы соединен с коллектором посредством выходного патрубка, а рабочая поверхность нагревательных элементов выполнена в виде горелок и расположена параллельно плоскости, проходящей через оси струйных головок. 1 з.п.ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к обработке металлов немеханическими способами и может быть использовано при нанесении покрытий из расплава цветных металлов на поверхность металлических изделий, в частности для нанесения защитного алюмоцинкового, цинкового и других покрытий на внутреннюю поверхность труб, в частности труб мелкого сортамента (до 80 мм).

Известна установка по нанесению покрытий из расплава на внутреннюю поверхность труб, включающая замкнутый сифонный сосуд с расплавом, на котором размещено посадочное гнездо для установки труб.

Однако установка не обеспечивает получение равномерного по длине трубы покрытия.

Известна установка для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб, имеющая ванну с расплавом. При этом ванна с расплавом выполнена в виде сифонного сосуда, а установка снабжена приспособлением, предохраняющим от перелива цинка через верхнюю часть обрабатываемой трубы. Нагревательный элемент представляет собой нагревательную камеру с перемещающимся подом, а установка имеет посадочные гнезда для размещения обрабатываемых труб.

В процессе работы установки имеет место разное время контакта тела трубы с расплавом при его подъеме и спуске по внутренней полости вертикально расположенной трубы. В результате этого покрытие формируется неравномерно по толщине и шероховатым, особенно в нижней части, так как на ней наблюдается рост дендритов.

Задача изобретения обеспечение одинакового времени контакта расплава со всей внутренней поверхностью трубы при одновременном размывании дендритов, образующихся в процессе нанесения покрытия.

Эта задача решена тем, что установка, содержащая ванну для расплава, входной патрубок нагнетательной системы подачи расплава, расположенной в ванне, механизм перемещения труб, нагревательные элементы и посадочные гнезда для установки обрабатываемых труб, снабжена приемно-отводящей расплав системой, выполненной в виде емкости с трубопроводом, соединенным с ванной для расплава и коллектором, установленным с возможностью поворота в вертикальной плоскости, выполненным в виде короба со струйными головками, оси которых параллельны одна другой, причем посадочные гнезда выполнены с уплотнительными элементами и смонтированы на струйных головках, входной патрубок нагнетательной системы соединен с коллектором посредством выходного патрубка, а рабочая поверхность нагревательных элементов выполнена в виде горелок и расположена параллельно плоскости, проходящей через оси струйных головок, при этом механизм перемещения труб выполнен в виде подвижных и неподвижных зубчатых реек, а неподвижные рейки установлены с возможностью регулировки в вертикальной плоскости.

На фиг. 1 изображена предлагаемая установка, общий вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 разрез В-В на фиг.3.

Установка состоит из установленных по ходу технологического процесса и связанных между собой стеллажа 1 загрузки, механизма 2 перемещения, ванны 3, нагнетательной системы 4, коллектора 5, механизма 6 прижима, нагревательных элементов 7, приемно-отводящей расплав системы 8 и стеллажа 9 выгрузки.

Стеллаж 1 загрузки служит для размещения на нем трубы 10, подлежащей обработке и дозированной передаче ее на линию обработки и состоит из наклонной решетки 11 и дозатора 12.

Механизм 2 перемещения труб служит для передачи труб, подлежащих обработке от стеллажа 1 на линию обработки в виде неподвижных зубчатых реек 13 и подлежащей передаче обработанных труб на стеллаж 9 выгрузки. Механизм перемещения труб состоит из подвижных 14 и неподвижных 13 зубчатых реек и привода 15, связанного с рейками 14. При этом каждая из неподвижных реек 13 имеет возможность регулировки в вертикальной плоскости в зависимости от угла наклона обрабатываемых труб 10.

Ванна 3 предназначена для получения расплава и поддержания его заданной температуры и представляет собой емкость, футерованную керамическим материалом и снабженную нагревателями.

Нагнетательная система 4 служит для отбора раствора из ванны 3 и прокачки его через коллектор 5 и обрабатываемые трубы 10 и состоит из магнитодинамического насоса 16, соединенного с коллектором 5, всасывающего входного патрубка 17, который расположен в ванне 3, и выходного патрубка 18 нагнетательной системы 4, жестко соединенного с коллектором 5.

Коллектор 5 предназначен для подачи расплава по обрабатываемым трубам 10 и состоит из короба 19, изготовленного из жаростойкой стали. На коробе 19 имеются цапфы 20, расположенные в подшипниковых опорах 21, короб связан, например, с гидравлическим или пневматическим приводом 22 для его поворота. На коробе 19 расположены струйные головки 23 с посадочными гнездами 24 и уплотнительными элементами 25, например асбестовыми прокладками.

Механизм 6 прижима труб служит для осевого перемещения каждой трубы, ввода ее в посадочное гнездо 24 и прижима ее к струйным головкам 23 с уплотнительными элементами 25 и состоит из зажима 26, обхватывающего трубу 10, и привода 27 перемещения, смещающего трубу 10 с зажимом 26 в осевом направлении.

Нагревательный элемент 7 служит для поддержания заданной технологической температуры обрабатываемых труб 10 и состоит из коробов 28 и 29, расположенных под и над обрабатываемыми трубами 10 и имеющими сопла или горелки 30. При этом короба 28 и 29 установлены таким образом, что их рабочая поверхность параллельна плоскости, проходящей через оси струйных головок 23.

Приемно-отводящая расплав система 8 предназначена для приема расплава, проходящего через обрабатываемую трубу 10, и отвода его, например, в ванну 3, и представляет собой емкость 31, футерованную керамическим материалом и снабженную отводящим трубопроводом 32.

Стеллаж 9 выгрузки служит для приема обработанных труб 10 и представляет собой наклонную решетку 33 с накопителем 34.

Настройка установки осуществляется следующим образом.

Перед началом работы коллектор поворачивают таким образом, что оси струйных головок 23 наклонены к горизонтальной плоскости на угол, необходимый для технологического процесса обработки заданного сортамента, например для труб диаметром 33,5 мм угол составляет 16^o. Затем путем смещения каждой из неподвижных зубчатых реек 13 в вертикальной плоскости устанавливают реечный механизм таким образом, что ось обрабатываемых труб совпадает с осью струйных головок 23.

Работа установки может быть охарактеризована следующим образом. После настройки установки трубы 10 с предварительно нанесенным флюсом, подлежащие обработке, укладывают на наклонную решетку 11 загрузочного стеллажа 1, откуда с помощью дозатора 21 трубы 10 по одной падают на неподвижную зубчатую решетку 13 механизма 2 перемещения труб. С помощью привода 15 подвижная рейка 14 перекладывает трубу в следующую ячейку на неподвижной рейке 13. Эти операции повторяют до тех пор, пока трубами не заполняют все рабочие позиции установки. Затем с помощью зажимов 26 и привода перемещения 27 механизма прижима 6 труб, трубы 10 вводят в посадочные гнезда 24 струйных головок 23 и прижимают к уплотнительным элементам 25.

Затем включают нагревательные элементы 7 и осуществляют подогрев труб сначала до 200^oC c целью сушки предварительно нанесенного флюса, а затем дополнительного обогрева труб 10 в процессе нанесения покрытия. После этого с помощью магнитодинамического насоса 16 через всасывающий входной патрубок 17 расплав из ванны 3 подают через выходной патрубок 18 в короб 19 коллектора 5, а затем в струйные головки 23, откуда расплав поступает в полость обрабатываемых труб, далее из трубы 10 расплав попадает в емкость 31 и через отводящий трубопровод 32 поступает в ванну 3. После необходимого времени прокачки, равного времени нанесения покрытия, останавливают работу магнитодинамического насоса 16 и, например, наклоняя коллектор 5 сливают остатки расплава.

Затем в обратном порядке трубы с нанесенным покрытием при помощи зажимов 26 и привода 27 перемещения, механизма 6 прижима труб отводят от струйных головок 23 и при помощи привода 15 с подвижной рейкой 14 перемещают трубы 10 на стеллаж 9 выгрузки. На этом рабочий цикл заканчивается.

Были проведены опробования известной и предлагаемой лабораторной установок по нанесению алюмоцинкового покрытия на внутреннюю поверхность труб. При этом покрытие наносили на трубы из стали 3 диаметром 76 и 33,5 мм, толщиной стенки 3 мм, длиной труб 4 м и диаметром 76 мм, толщиной стенки 4 мм, длиной труб 4 м.

При этом трубы подвергали флюсованию в растворе состава, г/л: Хлористый цинк 600 Хлористый аммоний 100 Эмульгатор синтанол 1 Для нанесения алюмоцинкового покрытия использовали расплав, содержащий, мас. Алюминий 55 Цинк 43,4 Кремний 1,6 Скорость протока расплава через трубы диаметром 33,5 мм составляет 6,4 м/мин, а через трубы диаметром 76 мм 9,6 м/мин.

Представленные данные соответствуют усредненным результатам, полученным на 16 трубах.

Внешний вид покрытия определяли визуально после продольного разреза труб, толщину покрытия металлографическим способом, а шероховатость профилограф-профилометром, модель 201, а наличие участков дендритов визуально.

Результаты испытаний представлены в таблице (NN 1 и 2 известные, NN 3 и 4 предлагаемые).

В соответствии с проведенными исследованиями (см.таблицу) установлено, что на известной установки нанести покрытие на внутреннюю поверхность трубы диаметром 33,5 мм не удалось из-за отсутствия возможности установки мелкосортной трубы вертикально при необходимой степени уплотнения ее в гнезде при подаче расплава. На вертикальной установке удалось получить покрытие только на трубы диаметром 76 мм.

Расплав удалось закачать во внутреннюю полость трубы. При контроле формирования покрытия после выдержки 30 с наблюдались дендриты в нижней части трубы, которые обусловили разнотолщинность алюмоцинкового покрытия, образующуюся в течение 1 мин его нанесения и составляющую 11 мкм при средней толщине 70 мкм.

Покрытие, полученное на известной установке, не соответствует требованию ГОСТ 3262-75 из-за наличия до 29% шероховатой поверхности по R_a 50.

При использовании предлагаемой установки на трубах диаметром 33,5 и 76 мм удалось получить равномерное по толщине алюмоцинковое покрытие на внутренней поверхности обрабатываемых труб из-за одинакового времени контакта расплава с поверхностью трубы по ее длине в процессе его прокачки.

Средняя толщина покрытия по всей длине составила 60 мкм. При этом полученное на предлагаемой установке алюмоцинковое покрытие имело шероховатость значительно ниже, чем покрытие, полученное на известной. Последнее связано с тем, что образующиеся в процессе нанесения покрытия дендриты равномерно смывались расплавом при его прокачке.

Формула изобретения

1. УСТАНОВКА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ВНУТРЕННЮЮ ПОВЕРХНОСТЬ ТРУБ, содержащая ванну для расплава, входной патрубок нагнетательной системы подачи расплава, расположенной в ней, механизм перемещения труб, нагревательные элементы и посадочные гнезда для установки обрабатываемых труб, отличающаяся тем, что она снабжена приемно-отводящей расплав системой, выполненной в виде емкости с трубопроводом, соединенным с ванной для расплава, и коллектором, установленным с возможностью поворота в вертикальной плоскости, выполненным в виде короба со струйными головками, оси которых параллельны одна другой, причем посадочные гнезда выполнены с уплотнительными элементами и смонтированы на струйных головках, входной патрубок нагнетательной системы соединен с коллектором посредством выходного патрубка, а рабочая поверхность нагревательных элементов выполнена в виде горелок и расположена параллельно плоскости, проходящей через оси струйных головок.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что механизм перемещения труб выполнен в виде подвижных и неподвижных зубчатых реек, причем неподвижные рейки установлены с возможностью регулировки в вертикальной плоскости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5