СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГОРЯЧЕОЦИНКОВАННОЙ СТАЛЬНОЙ ПОЛОСЫ Российский патент 2011 года по МПК C23C2/02 C23C2/06 C23C2/40 

Изобретение относится к способу горячего оцинкования, в частности, путем пропускания стальной полосы через ванну с расплавом цинка и может быть использовано для производства стальной бронекабельной ленты.

Известен способ непрерывного покрытия стальной ленты окунанием, заключающийся в том, что стальную ленту пропускают через ванну с расплавленным цинком или сплавом цинка с последующим отверждением покрытия после достижения определенной толщины (см. патент РФ №2009044, B32B 15/01, C23C 2/06). В соответствии с известным способом качественные высокие свойства покрытия по сцеплению, пластичности и по внешнему виду достигаются за счет того, что в ванну со сплавом цинка дополнительно вводят в комбинации со стронцием ванадий или хром. Однако данный процесс является сложным по технологии и дорогим.

Известен способ непрерывного горячего оцинкования полосы, включающий подготовку поверхности полосы, путем обезжиривания полосы в щелочной среде при температуре раствора 70-80°C, промывку в ванне горячей промывки при температуре воды 85°C, удаление влаги с поверхности полосы при помощи отжимных роликов, сушку горячим воздухом, отжиг в печи отжига в среде защитного азотно-водородного газа при температуре 850-440°C, нанесение на нее цинкового покрытия путем погружения в ванну с расплавом цинка при температуре 460°C, удаление отходов горячего оцинкования из ванны и последующее охлаждение полосы (см. патент РФ №2209846, МПК C21C 2/06). Однако данный способ, хотя и обеспечивает, по мнению авторов, снижение расхода цинка за счет переработки отходов оцинкования, но не обеспечивает качество покрытия по внешнему виду изделия.

Известен способ горячего цинкования, включающий последовательное прохождение по меньшей мере одной обезжиривающей, травильной и флюсовой ванны, сушку, оцинкование и последующее охлаждение оцинкованных деталей (патент РФ №2141003, МПК C23C 2/02, C23C 2/06). Данный способ предназначен для оцинкования длинных и узких деталей, которые подаются в ванны предварительной обработки на транспортерных лентах. Температуру в ваннах предварительной обработки поддерживают более высокой, чем комнатная температура, при этом ванны присоединены, по крайней мере, к одному устройству отсоса образования паров. Детали, подготовленные к оцинкованию, попадают в сушильную зону, где их высушивают воздухом с температурой, как правило, 100°C. Предварительно обработанные таким образом детали подают к цинковальной ванне, заполненной жидким цинком с температурой около 445°C, и погружают их в ванну методом окунания. Затем оцинкованные горячие детали охлаждают посредством воздуха или в водяной ванне.

К недостаткам такого способа можно отнести:

- детали пребывают в ваннах предварительной обработки без перемещения (в состоянии покоя);

- ограниченные возможности способа, позволяющие наносить цинковое покрытие в основном на однородные длинные и узкие изделия;

- низкое качество покрытия изделий;

- относительно невысокая температура сушки изделия.

Наиболее близким техническим решением является способ производства горячеоцинкованной стальной полосы при непрерывном горячем оцинковании, включающий подготовку поверхности изделия, нанесение на него цинкового покрытия путем погружения в ванну с расплавом цинка, формирование необходимой массы цинкового покрытия по обе стороны стальной полосы путем сдува излишне нанесенного цинка струей азотного газа (или воздуха) при помощи газовых ножей (сопел). Причем в процессе оцинкования автоматически изотопным измерителем производят измерение фактически наносимой массы цинкового покрытия и по среднему значению цинкового покрытия, определяемому по алгоритму с пределами регулирования по максимальному и минимальному значению массы цинкового покрытия, определяют и задают величину плотности покрытия в зависимости от требуемого класса покрытия (см. патент РФ №2288968, МПК C23C 2/06).

Данный способ обладает рядом преимуществ по сравнению с известными способами в том, что он позволяет наиболее точно определить величину покрытия и снизить тем самым расход цинка. Однако процесс сложно осуществим при непрерывном движении полосы, поэтому корректировку в каждый момент времени производить практически невозможно. Особенно, если замеры толщины покрытия производятся изотопами в ручном режиме. Кроме того, при таком способе нанесения цинкового покрытия на полосу наблюдается неравномерность его нанесения по ширине и длине полосы, при этом о его величине судят по среднему значению. Кроме того, покрытие не обладает высоким качеством внешнего вида поверхности, оно получается матовым, что отрицательно влияет на товарный вид ленты.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа горячего оцинкования, в частности, стальной ленты, обеспечивающего получение блестящего цинкового покрытия, равномерного со всех сторон полосы при оптимальной плотности по заданному классу покрытия

Поставленная задача решается, и технический результат достигается за счет того, что способ производства горячеоцинкованной стальной полосы включает подготовку поверхности изделия, нанесение на него цинкового покрытия путем погружения и протягивания полосы через ванну с расплавом цинка при температуре расплава 440-480°C, формирование массы цинкового покрытия по обе стороны полосы с последующей сушкой готового изделия, при этом новым является то, что скорость протягивания полосы устанавливают 25-32 м/мин, а массу цинкового покрытия с обеих сторон полосы формируют при выходе полосы из расплава на расстоянии 20-25 мм от зеркала расплава путем равномерного прижатия с обеих сторон к полосе с усилием 1,34-6,35 кг/см² механических обтиров, затем полосу подвергают мгновенному охлаждению при температуре охлаждающей среды 22-23°C, после чего с полосы снимают остаточную влагу и просушивают подачей воздуха, подогретого до температуры 150-200°C.

Технический результат также достигается тем, что в качестве охлаждающей среды использована непрерывно циркулирующая вода со скоростью подачи 0,7-0,8 м³/час. Также технический результат достигается тем, что после мгновенного охлаждения с поверхности изделия снимается остаточная влага, после чего изделие подвергается сушке воздухом в камере, в которую интенсивно подается воздух, подогретый до температуры 150-200°C.

Предлагаемый способ был испытан в цехе ленты холодного проката Открытого акционерного общества «Магнитогорский метизно-калибровочный завод». Способ производства горячеоцинкованной стальной полосы осуществлялся следующим образом.

Для оцинкования горячим способом обрабатывалась лента из горячекатаного подката стали марок 08кп толщиной 2 мм. В соответствии с технологией производили предварительную подготовку стальной полосы для оцинкования. Полоса шириной 300 мм подвергалась очистке поверхности от внешних загрязнений, затем производилась продольная порезка полосы на более узкие полосы и смотка их в рулоны ленты-заготовки с внутренним диаметром до 300 мм, наружным диаметром до 1500 мм, массой 50-400 кг. Смотка рулонов должна быть ровная и плотная, рулон должен состоять из одного отрезка. Особое внимание уделяется качеству кромок, а также чистоте поверхности ленты. После подготовки рулона к процессу оцинкования производится подготовка поверхности ленты для нанесения покрытия (травление, флюсование). Горячее оцинкование ленты производилось в ванне с расплавом цинка при температуре 440-480°C. Подготовленная к покрытию лента погружалась в расплав и протягивалась под погружными устройствами.

Рабочие скорости и количество одновременно проходящих через агрегат лент определялось в зависимости от ширины ленты. Разрешается одновременно с проходящими через агрегат лентами узкой ширины оцинковывать 2-3 ленты шириной 35-50 мм, при этом общая ширина лент должна быть не более 300 мм. При этом в процессе оцинкования контролируется прохождение и центрирование ленты, состояние проводковой арматуры. Не допускается повреждение кромок.

Формирование покрытия производили на выходе ленты из расплава следующим образом. На выходе из расплава на расстоянии 20-25 мм от зеркала расплава ленту пропускали через расположенные с обеих сторон ленты механические обтиры, выполненные в виде подушек из волокнистого жаропрочного материала. Обтиры устанавливаются с возможностью поджатия друг к другу, что, соответственно, позволяет формировать заданную толщину цинкового покрытия по обеим сторонам ленты. Далее по ходу оцинкования ленту пропускали через охлаждающую камеру, плотно примыкающую к боковым поверхностям жаропрочных обтиров. В охлаждающую камеру подавалась циркулирующая холодная вода с расходом 0,8 м³/час, с температурой 23°C, при помощи которой производилось мгновенное охлаждение ленты и, соответственно, мгновенное отвердевание покрытия. Таким образом, предотвращается поверхностное окисление покрытия. Далее по ходу движения ленты с ее поверхности снимали оставшуюся на поверхности влагу, после чего ленту подавали для просушивания в камеру, в которую интенсивно подавали воздух с температурой 150-200°C. Для подогрева воздуха использовали вторичное тепло ванны оцинкования.

В таблице приведены результаты по оцинкованию ленты при различных режимах процесса.

№№ п.п Т°C расплава Скорость нанесения покрытия, м/мин Усилие поджатая обтиров, кг/см² Плотность цинкового покрытия, г/м² Температура и расход воды на охлаждение ленты Давление и температура воздуха для просушивания поверхности ленты Качество покрытия °C м³/час атм °C 1. 440 20 0,5 240 24 0,7 0,5 135 Равномерное, блестящее с двух сторон 2. 450 25 0,5 200 23 0,8 0,5 135 Равномерное, блестящее с двух сторон 3. 475 32 0,5 190 23 0,8 0,5 135 Равномерное, блестящее с двух сторон 4. 475 32 1,34 170 23 0,8 0,5 135 Равномерное, блестящее с двух сторон 5. 475 32 3,14 163 23 0,8 0,5 135 Равномерное, блестящее с двух сторон 6. 475 32 4,5 159 23 0,8 0,5 135 Равномерное, блестящее с двух сторон 7. 475 32 5,24 142 23 0,8 0,5 135 Равномерное, блестящее с двух сторон 8. 480 32 6,35 102 22 0,9 0,5 135 Равномерное, блестящее с двух сторон

Из приведенных данных видно, что предлагаемый способ горячего оцинкования стальной ленты позволяет получать более тонкое, равномерное по сторонам и по длине блестящее покрытие с двух сторон при прочих равных условиях.

Использование предложенного способа позволяет получать качественное покрытие ленты при минимальном расходе цинка, т.е. сделать процесс более эффективным.

Изобретение относится к способу горячего оцинкования и может быть использовано для производства оцинкованной стальной полосы, например стальной бронекабельной ленты. Способ включает подготовку поверхности изделия, нанесение на него цинкового покрытия путем погружения и протягивания полосы через ванну с расплавом цинка при температуре расплава 440-480°С, формирование массы цинкового покрытия по обе стороны полосы с последующей сушкой готового изделия. При этом скорость протягивания полосы устанавливают 25-32 м/мин, а массу цинкового покрытия с обеих сторон полосы формируют при выходе полосы из расплава на расстоянии 20-25 мм от зеркала расплава путем равномерного прижатия с обеих сторон к полосе с усилием 1,34-6,35 кг/см² механических обтиров, после чего полосу подвергают мгновенному охлаждению при температуре охлаждающей среды 22-23°С, после чего с полосы снимают остаточную влагу и просушивают при температуре 150-200°С. Изобретение обеспечивает получение качественного блестящего цинкового покрытия, равномерного со всех сторон полосы при минимальном расходе цинка. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ производства горячеоцинкованной стальной полосы, включающий подготовку поверхности изделия, нанесение на него цинкового покрытия путем погружения и протягивания полосы через ванну с расплавом цинка при температуре расплава 440-480°С, формирование массы цинкового покрытия по обе стороны полосы с последующей сушкой готового изделия, отличающийся тем, что скорость протягивания полосы устанавливают 25-32 м/мин, а массу цинкового покрытия с обеих сторон полосы формируют при выходе полосы из расплава на расстоянии 20-25 мм от зеркала расплава путем равномерного прижатия с обеих сторон к полосе с усилием 1,34-6,35 кг/см² механических обтиров, после чего полосу подвергают мгновенному охлаждению при температуре охлаждающей среды 22-23°С, а затем с полосы снимают остаточную влагу и просушивают при температуре 150-200°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве охлаждающей среды используют непрерывно циркулирующую воду со скоростью подачи 0,7-0,8 м³/ч.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что полосу подвергают сушке воздухом в камере, в которую интенсивно подают воздух, подогретый до температуры 150-200°С.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что для подогрева воздуха используют вторичное тепло ванны оцинкования.