СПОСОБ ГОРЯЧЕГО ЦИНКОВАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК C23C2/02 C23C2/06 

Изобретение относится к способу горячего цинковани, по меньшей мере, соответственно одной обезжиривающей, травильной и флюсовой ванн.

Подобные способы горячего цинкования известны. В известных способах, по меньшей мере, емкости для предварительной обработки оцинковываемых заготовок установлены параллельно друг другу и поперек устройства транспортировки оцинковываемых заготовок; они загружаются, следовательно, поперек своего продольного направления предварительно обрабатываемыми заготовками, подвешенными на траверсах. Температура ванн предварительной обработки, в основном, соответствует комнатной температуре. Обычно за обезжиривающей ванной в ряд устанавливают несколько травильных ванн и, по меньшей мере, одну флюсовую ванну, причем между этими обрабатывающими ваннами установлено, по меньшей мере, по одной промывочной ванне для смывания с заготовок обрабатывающих сред из предыдущей ванны перед погружением заготовок в следующую обрабатывающую ванну.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является способ горячего цинкования, известный из патента Германии N 3639556 (01.06.88).

Известный способ включает последовательное прохождение, по меньшей мере, одной обезжиривающей, травильной и флюсовой ванн, сушку, погружение изделий в ванну, содержащую расплав цинка и охлаждение оцинкованных деталей.

Известный способ горячего цинкования имеет недостаток не только длительного времени пребывания обрабатываемых заготовок в ваннах из-за их низкой температуры, но и требует также длительного времени транспортировки между ваннами, поскольку заготовки, будучи подвешены на траверсах, движутся посредством отдельных портальных кранов. Из-за этого в известном способе установка для горячего цинкования, в частности поддерживаемая постоянно на высокой температуре цинкования ванна, используется неоптимально. Большое число обрабатывающих ванн и установленные между ними промывочные ванны приводят при этом к повышению необходимых инвестиций и эксплуатационных расходов. Траверсы, разгруженные на позиции разгрузки по окончании процесса цинкования заготовок, должны быть, кроме того, с помощью транспортных средств снова помещены на позицию загрузки заготовок на другом конце цинковального цеха.

В основу изобретения положена задача создания способа горячего цинкования описанного выше рода, в частности длинных и узких деталей, например пучков оребренных труб, который требует не только меньших инвестиционных затрат, но и по сравнению с известными способами горячего цинкования обеспечивает значительно более высокую эффективность, приводящую к значительному сокращению времени прохождения заготовок и, тем самым, уменьшению расходов.

Поставленная задача решается тем, что в способе горячего цинкования, в частности длинных и узких деталей, включающем последовательное прохождение, по меньшей мере, одной обезжиривающей, травильной и флюсовой ванн, сушку, подачу деталей в цинковальную ванну и последующее охлаждение оцинкованных деталей, согласно изобретению детали в ванны предварительной обработки подают посредством непрерывно движущейся в такт транспортной системы в направлении транспортировки к установленным преимущественно друг за другом ваннам предварительной обработки, из которых, по меньшей мере, одна ванна выполняет одновременно несколько операций предварительной обработки, температуру в ваннах предварительной обработки поддерживают более высокой по сравнению с комнатной температурой, при этом ванны присоединены, по крайней мере, к одному устройству отсоса образующихся паров.

Благодаря непрерывно движущейся в такт транспортной системе, в частности у ориентированных друг за другом в направлении транспортировки ванн предварительной обработки, возникает короткое время транспортировки, обеспечивающее более интенсивное использование установки. Повышение температуры в ваннах предварительной обработки, увеличивающее эффективность обрабатывающих сред, обеспечивает более короткое время пребывания заготовок в ваннах предварительной обработки, число которых, кроме того, резко сокращается, поскольку отпадают не только установленные между отдельными ваннами предварительной обработки промывочные ванны, но и, по меньшей мере, одна ванна выполняет одновременно несколько операций предварительной обработки, а именно обезжиривание и предварительное травление оцинковываемых заготовок. Для обезвреживания паров, образующихся за счет повышения температуры в ваннах предварительной обработки, они присоединены, по меньшей мере, к одному устройству отсоса образующихся паров. Благодаря ваннам предварительной обработки, установленным друг за другом в продольном направлении в направлении транспортировки заготовок, возникает особенно благоприятная возможность создания конструктивно простой и, тем не менее, эффективной герметизации для входа заготовок в герметизированное от окружающей среды пространство над ваннами предварительной обработки и выхода из него, поскольку, в частности, длинные и узкие детали имеют небольшое и хорошо герметизируемое сечение отверстий.

Благодаря предложению, согласно изобретению, создан способ горячего цинкования, который при уменьшенных инвестиционных затратах вследствие короткого времени транспортировки и пребывания заготовок обеспечивает значительно более высокую производительность цинкования, так что расходы на горячее цинкование значительно сокращаются.

Поскольку способ горячего цинкования осуществляется с производным по окончании процесса цинкования целенаправленным охлаждением оцинкованных деталей, например посредством воздуха или в водяной ванне, то, согласно другому признаку изобретения, тепло для нагрева ванн предварительной обработки до температуры выше окружающей температуры может быть создано, по меньшей мере, частично за счет регенерации тепла, высвобождающегося при охлаждении оцинкованных деталей. Таким образом, происходит значительное энергосбережение.

Также тепло, содержащееся в парах, отсосанных из ванн предварительной обработки, может быть, согласно изобретению, использовано для частичного нагрева воздуха, необходимого для сушки предварительно обработанных деталей перед цинкованием, с чем связано дальнейшее энергосбережение.

Далее благодаря изобретению предложено регенерировать высвобождающееся в процессе цинкования тепло для нагрева ванн предварительной обработки и/или для сушки предварительно обработанных деталей. Высвобождающееся в процессе цинкования тепло включает в себя при этом тепло, возникающее за счет излучения цинковой ванны, а при нагреве цинковой ванны за счет сжигания ископаемых топлив - тепло, содержащееся в отходящих газах.

Во избежание образования сточных вод, очищаемых с большими затратами в особых очистных установках, как у известных установок для горячего цинкования, согласно другому признаку изобретения, воду, используемую в водных растворах емкостей предварительной обработки, направляют по замкнутому контуру, а обрабатывающую среду в каждой отдельной емкости предварительной обработки подвергают циркуляции в наложенном контуре и очищают от привнесенных деталями посторонних веществ, которые либо возвращают на предварительную ступень, либо подают на особую переработку. Что касается возврата, то речь идет о привнесенных деталями на последующую ступень обработки обрабатывающих средах, например кислотах, ингибиторах и флюсах из предыдущей ступени обработки. На особую переработку подают ценные вещества, в частности оксид железа, образующийся в обрабатывающих ваннах в результате превращения окалины или ржавчины в виде шлама, отводимого из отстойника ванн.

В целом, происходит, тем самым, свободное от сточных вод осуществление способа горячего цинкования, так что приходится лишь компенсировать потери воды, возникающие за счет неизбежного испарения.

Если способ горячего цинкования, согласно изобретению, осуществляется с охлаждением оцикнованных деталей в водяной ванне, установленной в конце процесса цинкования, то благодаря изобретению предложено отбирать воду, необходимую для наполнения емкостей предварительной обработки из-за потерь при испарении, из водяной ванны, установленной в конце процесса цинкования. Поскольку вода этой ванны, используемой для охлаждения оцинкованных деталей, имеет высокую температуру, содержащееся в этой воде тепло используется одновременно для нагрева ванн предварительной обработки, а вода, подаваемая приблизительно с комнатной температурой для компенсации потерь при испарении, повышает охлаждающее действие этой водяной ванны, установленной в конце процесса цинкования.

На чертеже схематично при виде сверху изображена установка для горячего цинкования, в частности, длинных и узких деталей, с помощью которой поясняется способ, согласно изобретению.

Схематичный вид сверху примера выполнения установки для горячего цинкования показывает непрерывно движующуюся транспортную систему Т, например в виде подвесной дороги, эксплуатируемой как замкнутая кольцевая дорога и автоматизируемой так, что процессы транспортировки и погружения подвешенных на траверсах деталей происходят в такт. В примере выполнения происходит восемь рабочих тактов в час, так что при загрузке траверс до трех тонн пропускная способность цинковальной установки составляет 24 тонны в час.

В примере выполнения транспортную систему T загружают оцинковываемыми деталями, например пучками оребренных труб длиной 15 м, на трех расположенных друг за другом в направлении транспортировки позициях 1a, 1b, 1c загрузки и после прохождения полукруглого транспортного тракта детали подают к первой ванне 2 предварительной обработки. Эта ванна 2 предварительной обработки заполнена обрабатывающей средой, состоящей из 47,5% 16%-ной соляной кислоты, 2% обезжиривателя, 0,5% ингибитора (смачивателя) и 50% воды, и имеет в примере выполнения температуру 70^oC. В этой ванне предварительной обработки происходит, тем самым, одновременно процесс обезжиривания и травления.

Затем обезжиренная и предварительно протравленная деталь попадает в другую ванну 3 предварительной обработки, в которой происходит процесс остаточного травления. Эта ванна 3, в которой также поддерживается температура 70^oC, содержит водный раствор из 49,5% 16%-ной соляной кислоты, 0,5% ингибитора (смачивателя) и 50% воды.

За травильной ванной установлена дополнительная ванна 4 предварительной обработки, содержащая водный раствор, в целом, из 60% флюса, состоящего, например из 40% хлористого аммония и 60% хлористого цинка, и поддерживаемого при температуре 90^oC.

После выхода из этой ванны 4 предварительной обработки деталь, очищенная от жира, ржавчины и окалины, а также подготовленная к цинкованию, попадает в сушильную зону 5, где ее высушивают воздухом с температурой, по меньшей мере, 100^oC.

Предварительно обработанную таким образом деталь подают к цинковальной ванне 6, заполненной жидким цинком с температурой около 445^oC. Для повышения качества цинкования к жидкому цинку можно добавить никель в количестве 0,05%.

По истечении времени пребывания детали в цинковальной ванне 6, соответствующего времени такта транспортной системы T, деталь извлекают из цинковальной ванны 6, встряхивают и в изображенном примере выполнения пропускают через щеточную позицию 7, где с детали щетками удаляют приставшие капли цинка, с тем чтобы сделать излишней дополнительную обработку оцинкованных деталей.

Затем оцинкованная горячая деталь попадает в заполненную водой охлаждающую ванну 8. Эта вода за счет погружаемых в такт оцинкованных деталей достигает температуры до 100^oC.

После выхода из охлаждающей ванны 8, охлажденной примерно до 100^oC ,оцинкованной детали оставшееся еще в ней тепло вызывает испарение волы и, тем самым, сушку детали, если ее в примере выполнения снова подают по полукруглому транспортному тракту к последовательно установленным позициям 9a, 9b, 9c разгрузки.

Благодаря движущейся непрерывно в такт транспортной системе T возникает короткое время транспортировки оцинковываемых деталей. Температуры в ваннах 2,3,4 предварительной обработки, более высокие по сравнению с окружающей температурой, позволяют значительно сократить время пребывания предварительно обрабатываемых деталей при обезжиривании, травлении и обработке флюсом, причем совмещение процесса обезжиривания с процессом предварительного травления приводит к экономии одной ванны предварительной обработки. В целом, благодаря описанному выше способу повышается производительность установки, изображенной с помощью примера выполнения. За счет непрерывно движущейся транспортной системы T за позициями 9a, 9b, 9c разгрузки расположены позиции 1a, 1b, 1c загрузки, так что отпадает сложная обратная транспортировка разгруженных траверс от позиции разгрузки к позиции загрузки.

Для обезвреживания паров, образующихся из-за повышения температуры ванн предварительно обработки, и для регенерации содержащихся в парах обрабатывающих сред все ванны 2,3,4 предварительной обработки присоединены, по меньшей мере, к одному отсасывающему устройству (не показано). Изображенное в примере выполнения расположение ванн 2,3,4 предварительной обработки в продольном направлении, совпадающем с направлением транспортировки, обеспечивает не только простую транспортировку оцинковываемых деталей, но и создает оптимальные условия для входа предварительно обрабатываемых деталей в герметизированное от окружающей среды соединенное со всасывающим устройством пространство над ваннами 2,3,4 предварительной обработки и выхода из него. В частности длинные и узкие детали могут подаваться и отводиться за счет малых сечений отверстий с небольшими потерями герметизации.

Тепло, необходимое для нагрева ванн 2,3,4 предварительной обработки, может быть создано, по меньшей мере, частично за счет регенерации тепла, высвобождающегося при охлаждении оцинкованных деталей. В примере выполнения для этой регенерации тепла используют воду, нагревающуюся в охлаждающей ванне 8.

Тепло, содержащееся в остасываемых из ванн 2,3,4 предварительной обработки парах, может быть использовано преимущественно для частичного нагрева воздуха, которым предварительно обработанные детали сушат в сушильной зоне 5 перед погружением в цинковальную ванну 6.

Наконец, можно также использовать высвобождающееся в процессе цинкования в цинковальной ванне 6 тепло для нагрева емкостей 2,3,4 предварительной обработки и/или для сушки предварительно обработанных деталей в сушильной зоне 5. У высвобождающегося в процессе цинкования тепла речь идет, во-первых, о тепле, высвобождающемся за счет излучения цинковальной ванны, а, во-вторых, о тепле, содержащемся в отходящих газах, если цинковальную ванну 6 поддерживают на нужной температуре за счет сжигания ископаемых топлив.

Во избежание образования загрязненных сточных вод, очищаемых с большими затратами в специальных очистных установках, воду, используемую в описанном выше способе в водных растворах емкостей 2,3,4 предварительной обработки, направляют по замкнутому контуру через эти емкости 2,3,4 предварительной обработки. Одновременно обрабатывающую среду каждой отдельной емкости 2,3 или 4 предварительной обработки подвергают циркуляции в наложенном контуре, очищают при этом от привнесенных деталями посторонних веществ и очищают до соответствующей выходной концентрации. Эти посторонние вещества возвращают на предыдущую ступень, если речь идет о компонентах обрабатывающих сред, используемых в ваннах предварительной обработки. Если в ваннах 2,3 и при необходимости 4 образуются ценные вещества, их подают на особую переработку. Эти ценные вещества представляют собой, в частности, оксид железа, образующийся в результате процессов травления из ржавчины или окалины на предварительно обрабатываемых деталях и отводимый в виде шлама из отстойника ванн 2,3,4 предварительной обработки. При фильтрации и очистке этого шлама могут быть извлечены находящиеся в нем ценные вещества.

В целом, благодаря описанным выше этапам создано свободное от сточных вод осуществление способа горячего цинкования, исключающего, таким образом, загрязнение окружающей среды. Требуется лишь заменить воду, потерянную в результате неизбежных потерь при испарении. Если эту воду подавать не к ваннам 2,3,4 предварительной обработки, а к охлаждающей ванне 8, и потери при испарении, возникающие в ваннах 2,3,4 предварительной обработки, компенсировать водой из охлаждающей ванны 8, то это дает преимущество того, что за счет этой отбираемой из охлаждающей ванны 8 воды одновременно происходит нагрев ванны 2,3,4 предварительной обработки. С этим связано не только подобие регенерации тепла, но и одновременно повышение охлаждающего действия в охлаждающей ванне 8 за счет подаваемой с комнатной температурой воды, компенсирующей общие потери при испарении.

Изобретение относится к способу горячего цинкования, в частности длинных и узких деталей. Способ включает последовательное прохождение по меньшей мере одной обезжиривающей, травильной и флюсовой ванн, сушку, подачу деталей в цинковальную ванну и последующее охлаждение оцинкованных деталей, при этом детали в ванны предварительной обработки подают посредством непрерывно движущейся в такт транспортной системы в направлении транспортировки к установленным преимущественно друг за другом ваннам предварительной обработки, из которых по меньшей мере одна ванна выполняет одновременно несколько операций предварительной обработки, температуру в ваннах предварительной обработки поддерживают более высокой по сравнению с комнатной температурой, при этом ванны присоединены по крайней мере к одному устройству отсоса образующихся паров. Способ позволяет значительно сократить время прохождения заготовок через ванны, что приводит к уменьшению расходов. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ горячего цинкования, в частности длинных и узких деталей, включающий последовательное прохождение по меньшей мере одной обезжиривающей, травильной и флюсовой ванн, сушку, подачу деталей в цинковальную ванну и последующее охлаждение оцинкованных деталей, отличающийся тем, что детали в ванны предварительной обработки подают посредством непрерывно движущейся в такт транспортной системы в направлении транспортировки к установленным преимущественно друг за другом ваннам предварительной обработки, из которых по меньшей мере одна ванна выполняет одновременно несколько операций предварительной обработки, температуру в ваннах предварительной обработки поддерживают более высокой по сравнение с комнатной температурой, при этом ванны присоединены по крайней мере к одному устройству отсоса образующихся паров. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что тепло для нагрева ванн предварительной обработки по меньшей мере частично создают за счет регенерации тепла, высвобождающегося при охлаждении оцинкованных деталей. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что тепло, содержащееся в парах, отсосанных из ванн предварительной обработки, используют для частичного нагрева воздуха, необходимого для сушки предварительно обработанных деталей перед цинкованием. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что тепло для нагрева ванн предварительной обработки и/или сушки предварительно обработанных деталей создают за счет регенерации освобождающегося в процессе цинкования тепла. 5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что при использовании в ваннах предварительной обработки водных растворов воду из них направляют по замкнутому контуру, а обрабатывающую среду каждой отдельной ванны предварительной обработки подвергают циркуляции в наложенном контуре и очищают от привнесенных деталями посторонних веществ, которые либо возвращают на предварительную ступень, либо подают на переработку. 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что при охлаждении оцинкованных деталей в водяной ванне, воду, необходимую для заполнения ванны предварительной обработки, отбирают из водяной ванны.