УСТАНОВКА ДЛЯ ХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЛЕНТЫ

Установка для химической обработки металлической ленты относится к области защиты от коррозии и может быть использована для обработки металлической ленты, смотанной в бунт, в том числе для химической обработки ленты из разных металлов (высоколегированных сталей, цветных металлов и сплавов и др.), химической очистки и подготовки стальной ленты к нанесению на нее горячих жидкофазных металлических покрытий, а также химической подготовки стальной ленты и нанесения на нее покрытий разного состава и назначения. При этом обеспечивается возможность выпускать ленту в бунтах с двухсторонним защитным, в частности, цинковым, алюминий -цинковым и алюминиевым покрытием для производства изделий, в том числе труб разного сортамента и протекторных накладок для долговременной защиты участков трубопроводов и конструкций от коррозионных разрушений с минимальными затратами.
Известны линии для нанесения разных покрытий на стальную полосу и ленту как с применением защитных и иных атмосфер, так и без них. В них полоса и лента выпрямляется из рулонов и последовательно проводится через ряд устройств химической (и иной) подготовки поверхности, термической обработки, нагрева и проводки через расплав металла покрытия или другие среды для нанесения покрытий. Чаще всего такие линии выполняются непрерывными (со сваркой полосы в ленту непрерывной длины), высокой производительности со скоростной проводкой (А.И.Виткин, Основы теории и технология производства белой жести. М.; «Металлургия», 1978, 392 с.; Д.Л.Гринберг. Химическая технология на металлургическом заводе. М.; «Металлургия», 1983, 104 с.; Ю.В.Липухин, Д.Л.Гринберг. Производство
эффективных видов оцинкованной листовой стали. М.; «Металлургия», 1987, 168 с.; Тенденция развития производства стального листа с защитными покрытиями для автомобильной промышленности. Обзор. «Информсталь», 1985, Вып.10 (225), 40 с.; Е.В.Проскуркин, Н.А.Коряка. Новые виды защитных покрытий из цинка и его сплавов с алюминием. Обзор., «Черметинформация», М.; 1990,37 с.).
В некоторых линиях рулоны полосы разматывают перед нанесением покрытий и сматывают в бунты между отдельными операциями или после нанесения покрытий. Из-за этого линии занимают много места (350 м и более), часто имеют участки для вертикальной проводки в высоту или с углублениями. Кроме того, такие линии очень дороги, хотя обеспечивают высокую производительность и высокое качество продукции.
Недостатки таких линий в том, что, из-за высоких скоростей проводки полосы (ленты) ванны и печи-ванны с большими массами растворов и расплавов выполнены большой длины, поэтому велики тепловые потери на нагрев полосы, поддержание температуры оборудования, растворов и расплавов и потери в окружающую среду, что повышает себестоимость продукции. Создание таких линий требует очень больших первоначальных затрат.
Наиболее близким решением, принятым в качестве прототипа, является линия горячего цинкования полосы с последовательной обработкой в устройствах при проводке выпрямленной полосы через разные среды, включая растворы и расплавы (Ю.В.Липухин, Д.Л.Гринберг. Производство эффективных видов оцинкованной листовой стали. М.; «Металлургия», 1987, с.76, рис.38).
Недостатками прототипа являются большие габариты и масса оборудования линии, что требует очень больших инвестиционных вложений, а также большие тепловые потери для нагрева полосы, поддержания температуры растворов и расплавов и в окружающую среду.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в уменьшении габаритов установки и снижении теплопотерь за счет обеспечения обработки металлической ленты в сформированном распушенном бунте.
Поставленная задача решается за счет того, что в установке для химической обработки металлической ленты, включающей разматыватели бунтов ленты, средства для выпрямления ленты, установленные в технологической последовательности ванны с растворами и расплавами и моталку, согласно полезной модели, она снабжена приспособлением для смачивания поверхности ленты, установленным перед моталкой, а моталка размещена перед ваннами и выполнена с возможностью формирования распушенных бунтов ленты и снабжена съемными средствами крепления для перемещения и обработки бунтов.
Кроме того, установка снабжена устройством нанесения покрытий со средствами дополнительного выпрямления ленты, а съемные средства крепления выполнены с приспособлениями для взаимных перемещений витков ленты и/или вибрации бунта. Установка может быть снабжена агрегатом для профилирования ленты, размещенным перед моталкой для формирования распушенных бунтов или в устройстве нанесения покрытий.
Размещение моталки перед ваннами и выполнение ее с возможностью формирования неравномерно распушенных бунтов ленты, а также со съемными средствами крепления для перемещения и обработки бунтов позволяет обрабатывать поверхность ленты, смотанной в неплотный (распушенный) бунт. Приспособление, установленное перед моталкой, для смачивания поверхности ленты жидкостью с поверхностно-активными свойствами позволяет проводить качественно последующую обработку химической очистки или нанесения покрытий на ленту, сформированную в распушенный бунт. Состав смачивающей жидкости выбирают в зависимости от характера последующей
обработки. Съемные средства крепления в контакте с грузоподъемным устройством обеспечат перемещение распушенного бунта в линии установки химической обработки с погружением в ряд ванн с жидкими средами.
При этом возможно проводить следующие операции - химическую обработку, подготовку к нанесению покрытий и нагрев ленты в распушенных бунтах, не разматывая и не выпрямляя ленту, с погружениями их в рабочие среды. А размотку бунтов и выпрямление ленты осуществлять только для проводки через расплав металла покрытия в малогабаритной печи - ванне, что значительно уменьшит габариты установки и снизит тепловые потери.
Особенно это целесообразно применять для нанесения высокоэффективных алюминий-цинковых и алюминиевых протекторных покрытий (с микродобавками олова до 0,05%), что не требует высокого качества внешнего вида ленты, т.к. из-за высоких протекторных свойств допустимы неравномерность толщины слоя покрытия, а также наличие в нем пор и небольших дефектов. Таким образом, даже при некотором снижении качества покрытия по равномерности и сплошности слоя покрытия (необходимых для иного применения) обработка ленты в бунтах более экономична и целесообразна. А применение приспособлений для взаимных локальных перемещений витков ленты обеспечивает между ними зазоры в распушенных бунтах и полное смачивание поверхности обрабатываемой средой.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 схематично представлена установка для химической обработки металлической ленты, на фиг.2 - вид распушенного бунта в разрезе со съемными средствами крепления и приспособлениями, на фиг.3 - схема устройства нанесения покрытий.
Установка содержит разматыватели 1 плотноупакованных бунтов ленты (показан один разматыватель), средства 2 для выпрямления ленты, приспособление 3 для смачивания поверхности ленты, моталку 4 для осуществления неплотной намотки витков ленты и получения распушенных
бунтов 5 ленты, ванны 6 с растворами и расплавами. Моталка 4 с распушенным бунтом 5 снабжена съемными средствами крепления 7 для перемещения бунтов грузоподъемным устройством 8. Кроме того, средства крепления 7 выполнены с приспособлениями 9 для захвата концов ленты, а моталка 4 может быть снабжена разделителями 10, расположенными между витками ленты, для создания между ними пространства и улучшения смачиваемости поверхности. Разделители 10 выполнены с возможностью перемещения за счет приспособления 11. Устройство нанесения покрытий включает печь-ванну 12 с флюсом-расплавом, средства 2 дополнительного выпрямления ленты, печь-ванну 13 с расплавом металла покрытия, систему 14 охлаждения ленты, моталку 15, а также может содержать агрегат 16 для профилирования ленты. Кроме того, агрегат 16 для профилирования ленты может быть размещен в установке перед моталкой 4.
Установка работает следующим образом. Плотноупакованные бунты ленты, поставляемые заводом-поставщиком, устанавливают на разматыватели 1, ленту захватывают за оттянутый конец системой роликовой проводки 2, которая выпрямляет ленту и проводит через приспособление для смачивания 3 (ванну с жидкостью или систему с обрызгивателями или щетками для намазки), а затем при помощи моталки 4 осуществляется захват конца ленты и формирование неплотного, распушенного бунта 5. После перемотки съемные средства крепления 7 бунта захватывают оттянутый конец ленты, и грузоподъемное устройство 8 переносит перемотанный бунт 5 для дальнейшей обработки в ваннах 6 с погружением бунта 5 в растворы и расплавы.
В приспособлении 3 поверхность ленты смачивается жидкостью с поверхностно-активными свойствами, что позволяет качественно проводить последующую обработку распушенного бунта ленты: химическую очистку или нанесение покрытий. Смачивание можно осуществить, например, пропусканием ленты через ванну с жидкостью, либо струйным обливом, либо с помощью смоченных щеток. Состав смачивающей жидкости выбирают в
зависимости от характера последующей обработки. Можно применять горячие водные растворы поверхностно-активных веществ перед химической обработкой, подогретые расплавы флюса перед нанесением жидкофазных металлических покрытий, подогретый праймер или клеевую систему перед нанесением полимерных покрытий. Такая подготовка со смачиванием поверхности ленты, в большинстве случаев, обеспечит качественную химическую обработку распушенных бунтов ленты. В ряде случаев для лучшего и полного смачивания всей поверхности при погружении бунтов в некоторые среды возможно проводить взаимные перемещения витков обрабатываемой ленты с помощью приспособлений 11, создающих подъем-опускание и/или вибрацию распушенного бунта ленты с помощью съемных средств крепления 7.
С помощью захватов 9 обеспечивается связь обоих концов бунта с механизмом перемещения и периодические движения бунта «вверх-вниз» на расстояние 60÷100 мм с взаимным перемещением витков ленты.
В отдельных случаях (в ваннах химической обработки) могут быть использованы разделители 10 с перемещением их «вверх-вниз» на расстояние 40÷100 мм.
Для более полного и надежного взаимного перемещения витков ленты можно использовать, например, устройство для вибрации, электромагниты с периодическим включением и др.
Для производства бунтов ленты с покрытиями после ванн 6 с растворами и расплавами может быть размещено устройство нанесения покрытий со средствами 2 дополнительного выпрямления ленты для контакта со средой покрытия и смотки ленты с покрытием моталкой 15 в бунты готовой продукции.
В устройстве нанесения жидкофазных металлических покрытий в печи-ванне 12 с флюсом-расплавом производят электродный нагрев одновременно нескольких бунтов 5 (системой электродов от трансформаторов, нагревающих
расплав) до заданной температуры. За оттянутый конец нагретая лента захватывается роликовыми средствами 2 проводки и выпрямления и проходит через печь-ванну 13 с расплавом металла покрытия, систему скоростного охлаждения 14 и поступает на моталку 15. Для выпуска профилированной ленты с покрытием дополнительно устанавливают агрегат 16 для профилирования ленты.
При нанесении высокотемпературных алюминий-цинковых и/или алюминиевых покрытий (с нагревом стали во флюсе-расплаве до температуры более 700°С при регулировании режимов нагрева) происходит термическая обработки ленты в процессе нагрева во флюсе-расплаве. Это позволяет деформировать ленту - профилировать ее, например, в роликовых станах 16 с последующей термической обработкой в устройстве нанесения покрытий при нагреве во флюсе-расплаве. Благодаря этому обеспечивается выпуск профилированной ленты с покрытиями в бунтах, позволяющий уменьшить отходы и снизить себестоимость продукции. Кроме того, агрегат 16 для профилирования ленты может быть размещен при перемотке ленты перед химической обработкой - перед моталкой 4.
Бунты ленты (в т.ч. профилированной) можно выпускать и с комбинированными покрытиями «подслой жидкофазного протекторного покрытия + неметаллическое покрытие» (лакокрасочное, эпоксидное или другое полимерное). Для этого нужно разместить дополнительное оборудование для контакта ленты с материалами неметаллического покрытия и сушки.
Приводим варианты возможной реализации предлагаемой полезной модели.
Пример 1. Использование установки на участке покрытий ленты толщиной от 0,5 до 3,5 мм с возможностью обработки ленты толщиной от 0,5 до 4,5 мм и более при ширине ленты от 20 до 400 мм с обработкой бунтов
разной массы. Диаметры распушенных бунтов на 30÷50% больше исходных, поставляемых заводом-изготовителем.
Химическая подготовка металлической ленты включает: щелочное обезжиривание с промывками, кислотное травление с промывками и обработку в водном растворе для межоперационной защиты, что одновременно является предварительным флюсованием. Только в ванне обезжиривания будут установлены съемные средства для подъема бунта «вверх - вниз», вибрации и для периодических взаимных смещений витков ленты.
В линии покрытия проводят следующие операции:, нагрев ленты во флюсе - расплаве (в бунтах) → выпрямление ленты с проводкой через расплав металла покрытия → скоростное охлаждение ленты → намотка в бунт готовой продукции.
Возможно разделение печи-ванны с флюсом-расплавом на отсеки с возможностью установки под дном, например, первого отсека электромагнитов для периодического включения и взаимного перемещения «вверх-вниз» витков ленты распушенного бунта - зафиксированного сверху и периодически перемещаемого «вверх-вниз». При этом в первом отсеке будет использован флюс-расплав с меньшей рабочей температурой. Этого вполне достаточно для хорошего смачивания расплавом всей поверхности ленты.
2
Работа участка обеспечит возможность наносить на ленту жидкофазные металлические протекторные покрытия разного состава (цинковыми сплавами, цинк-алюминиевыми, алюминий-цинковыми и алюминиевыми), периодически меняя составы при том же составе флюса-расплава. Появляется возможность при покрытии высокотемпературными алюминий-цинковыми и алюминиевыми сплавами проводить термическую обработку ленты в процессе нагрева во флюсе-расплаве. Снижаются тепловые потери и уменьшается протяженность участка, занятая оборудованием. При общей производственной площади от 270 до 350 м производительность в зависимости от сортамента
ленты до 1000÷1400 пог.м/час (до 7÷10 млн. пог.м /год) составит до 20 т 40 тыс.т в год.
Пример 2. Установка по примеру 1, но с возможностью профилирования ленты и выпуска ленточного профнастила в бунтах и/или выпуска бунтов ленты и профнастила с комбинированным покрытием «алюминий-цинковый подслой+неметаллические покрытия» с возможностью периодически сменяемых составов неметаллических покрытий.
Производство профилированной ленты в бунтах может стать новым перспективным направлением бизнеса с использованием малоотходных технологий.
Пример 3. Установка по примеру 1 с нанесением на ленту специальных жидкофазных покрытий с локальными утолщениями покрытия для производства электросварных труб и труб в бунтах с двухсторонним покрытием и других видов продукции с повышенной долговечностью покрытия за счет увеличения массы протектора.
Пример 4. Применение установки для химической обработки бунтов ленты из цветных металлов, их сплавов и нержавеющих сталей для очистки от окалины и загрязнений и нанесения подсмазочных покрытий (фосфатных, оксалатных и др.) для последующей деформации на другом оборудовании.
Использование предлагаемой установки обеспечит производство конкурентно-способной новой продукции для разных отраслей и усовершенствование изготовления ленты с разными видами покрытий и сварных труб, защищенных от коррозионных и эрозионных разрушений.