ТРАВИЛЬНАЯ ВАННА

Полезная модель относится к очистке поверхности металла от окалины, а именно к травильным ваннам листопрокатного производства линии непрерывного травления металлических заготовок.
Известна электролитическая ванна, содержащая металлический каркас и вкладыш с химически стойким внутренним слоем из термопласта и механически прочным наружным слоем, например, из стеклопластика, а вкладыш выполнен из отдельных элементов, закрепленных на каркасе с помощью герметизирующих и изолирующих прижимных элементов (а.с. №983153 МПК С25Д 17/02, С25С 7/00, опуб. 23.12.82 г.).
Недостатком известной ванны является сложный технологический процесс изготовления и невысокая долговечность.
Известна ванна травления, содержащая металлический каркас и футеровку из гуммирующего и кислотоупорного слоев (патент США №4578138, кл.156-345, опуб. 1986 г.).
Недостатком этой ванны является низкая надежность и долговечность из-за разных коэффициентов линейного расширения металла каркаса и кислотоупорного слоя.
Известна гальваническая (травильная) ванна, содержащая корпус с днищем из полимерно-композиционного материала, корпус выполнен со скругленными бесшовными углами (патент RU №106901, МПК С25Д 17/02, С25Д 19/00, C23G 3/00, опуб. 27.07.2011 г.).
Эту травильную ванну, наиболее близкую к предлагаемой, невозможно использовать для непрерывной очистки поверхности металлопроката от окалины, так как ее используют только для обработки изделий, кроме того, корпус и днище ванны надо формовать отдельно, а затем сваривать по ровной стороне корпуса, а это увеличивает материалоемкость и трудоемкость ее изготовления.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель - это создание монолитной травильной ванны с гладкой поверхностью, с высокой эксплуатационной надежностью и долговечностью.
Для достижения этого технического результата травильная ванна, содержащая корпус из полимерно-композиционного материала, дополнительно снабжена рамой, состоящей из трех секций, соединенных между собой по периметру, каждая из которых имеет в поперечном сечении П-образную форму для подачи нейтрализующей жидкости, восемью регистрами орошения, каждый из которых выполнен в, виде трубопровода с шестью форсунками для распыления рабочего (кислотного) раствора, установленными под углом 50° к поверхности металлической заготовки, и расположенными на боковых стенках корпуса параллельно друг другу, причем четыре из них расположены ниже, а четыре других регистра - выше линии движения заготовки, на равном расстоянии друг от друга, пятью сквозными отверстиями, каждое из которых выполнено с фланцем и переходной муфтой для установки и фиксации транспортных роликов, расположенными на одной горизонтальной линии между нижними регистрами, причем две пары нижних и верхних регистров с форсунками направлены по ходу движения заготовки, а две другие пары - против движения, при этом один конец каждого регистра с передней боковой стенки ванны имеет фланец с отводом и присоединительный фланец для подвода рабочей жидкости, а другой конец - резьбовую заглушку с резиновой прокладкой, четырьмя опорами для крепления ванны к полу, двумя патрубками, расположенными с одного конца нижней части задней боковой стенки корпуса, один из которых выполнен для слива рабочей жидкости, другой - для промывки ванны, причем промывной патрубок закрыт заглушкой, дно ванны выполнено с уклоном в сторону сливного и промывного патрубков, кожухом, имеющим П-образную форму, верхняя передняя часть которого имеет перфорацию для защиты технологического трубопровода от механических примесей, и установленным на дно ванны со стороны сливного патрубка, и с высотой выше диаметра сливного патрубка, верхняя часть корпуса ванны имеет выступ для установки рамы, а торцевые стенки корпуса имеют сквозные прямоугольные окна для загрузки и выгрузки заготовок, и дальнейшего их прохождения по линии обработки, при этом дно ванны выполнено толщиной не менее 20 мм и имеет поперечно расположенные ребра жесткости с наружной стороны ванны, а в качестве полимерно-композиционного материала использован химически стойкий конструкционный стеклопластик.
Отличительными признаками предлагаемой травильной ванны являются наличие рамы, состоящей из трех секций, соединенных между собой по периметру, и имеющих в поперечном сечении П-образную форму для подачи нейтрализующей жидкости, наличие восьми регистров орошения, каждый из которых выполнен в виде трубопровода с шестью форсунками для распыления, установленными под углом 50° к поверхности металлической заготовки, и расположенными на боковых стенках корпуса параллельно друг другу, причем четыре из них расположены ниже, а четыре других регистра - выше линии движения заготовки, на равном расстоянии друг от друга, наличие пяти сквозных отверстий, каждое из которых выполнено с фланцем и переходной муфтой для установки и фиксации транспортных роликов, расположение, их на одной горизонтальной линии между нижними регистрами, причем две пары нижних и верхних регистров с форсунками направлены по ходу движения заготовки, а две других пары - против движения, наличие у одного конца, каждого регистра с передней боковой стенки ванны фланца с отводом и присоединительного фланца для, подвода рабочей жидкости, а у другого конца - резьбовой заглушки с резиновой прокладкой, наличие четырех опор для крепления ванны к полу, наличие двух патрубков, расположенных с одного конца нижней части задней боковой стенки корпуса, один из которых - для слива рабочей жидкости, другой - для промывки ванны, при этом промывной патрубок закрыт заглушкой с резиновой прокладкой, выполнение дна ванны с уклоном в сторону сливного и промывного патрубков, наличие кожуха, имеющего П-образную форму с перфорацией на верхней передней его части для защиты технологического трубопровода, установленного на дно ванны со стороны сливного патрубка и с высотой выше диаметра сливного патрубка, наличие у верхней части корпуса ванны выступа для установки рамы, наличие сквозных прямоугольных окон для загрузки и выгрузки заготовок и дальнейшего их прохождения по линии обработки, наличие у дна ванны поперечно расположенных ребер жесткости с наружной стороны ванны, выполнение дна толщиной не менее 20 мм, выполнение корпуса ванны из химически стойкого конструкционного стеклопластика.
Благодаря наличию этих признаков создана монолитная травильная ванна из химически стойкого конструкционного стеклопластика с гладкой поверхностью для непрерывной очистки металлопроката от окалины путем орошения раствором 30%-ной соляной кислоты при температуре до 80°С, дальнейшего ее сбора и направления отработанной соляной кислоты в рециркуляцию, позволяющая обеспечить высокую эксплуатационную надежность, безаварийную непрерывную работу агрегата, сократить затраты на эксплуатационные и ремонтные работы, увеличить срок службы травильной ванны.
Предлагаемая травильная ванна иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-6.
На фиг.1 показан общий вид передней боковой стенки травильной ванны;
на фиг.2 - поперечный разрез передней боковой стенки ванны;
на фиг.3 - общий вид задней боковой стенки ванны;
на фиг.4 - общий вид задней торцевой стенки ванны;
на фиг.5 - общий вид травильной ванны, сверху;
на фиг.6 - общий вид передней боковой стенки ванны с направлением распыления форсунок и движения заготовок.
Травильная ванна (фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6) содержит корпус 1 из полимерно-композиционного материала, раму 2, состоящую из трех секций, соединенных между собой по периметру, каждая из которой имеет в поперечном сечении П-образную форму для подачи нейтрализующей жидкости и установки трех крышек (на чертеже не показаны), восемь регистров 3 и 4 орошения, каждый из которых выполнен в виде трубопровода с шестью форсунками 5 для распыления, установленными под углом 50° к поверхности металлической заготовки. Регистры 3 расположены на боковых стенках корпуса 1 параллельно друг другу, причем четыре регистра 3 расположены ниже, а четыре других регистра 4 - выше линии движения заготовки (фиг.6), на равном расстоянии друг от друга. Корпус 1 ванны имеет пять сквозных отверстий 6, каждое из которых выполнено с фланцем 7 и переходной туфтой 8 для установки и фиксации транспортных роликов 9, отверстия 6 расположены на одной горизонтальной линии между нижними регистрами 3, при этом две пары регистров 3 и регистров 4 с форсунками 5 направлены по ходу движения заготовки (фиг.6), а две другие пары - против движения. Один конец каждого регистра 3 и 4 с передней боковой стенки имеет фланец 10 с отводом 11 и присоединительный фланец 12 для подвода рабочей жидкости, а другой конец - резьбовую заглушку 13 с резиновой прокладкой 14. Ванна имеет четыре опоры 15 для крепления к полу, два патрубка 16 и 17, расположенные с одного конца нижней части задней боковой стенки корпуса 1, один патрубок 16 для слива рабочей жидкости, другой патрубок 17 для промывки ванны. Патрубок 17 закрыт заглушкой 18. Дно ванны выполнено с уклоном в сторону сливного патрубка 16 и промывного патрубка 17. Ванна снабжена кожухом 19, имеющим П-образную форму, верхняя часть которого имеет перфорацию для защиты технологического трубопровода от механических примесей. Кожух 19 установлен на дно ванны со стороны сливного патрубка 16, высота кожуха 19 выше диаметра сливного патрубка 16. Верхняя часть корпуса 1 ванны имеет выступ 20 для установки рамы 2, а торцевые стенки корпуса 1 (фиг.4) имеют сквозные прямоугольные окна 21 для загрузки и выгрузки заготовок, и дальнейшего их прохождения по линии обработки. Дно ванны выполнено толщиной не менее 20 мм и имеет поперечно расположенные ребра жесткости 22 с наружной стороны ванны. Корпус 1 ванны выполнен из химически стойкого конструкционного стеклопластика марки ХКС.
Травильная ванна работает следующим образом.
Ванна формируется на матрице - оттиске методом послойного формования (поэтапный набор толщины изделия) с применением в качестве связующего эпоксивинилэфирной смолы с соответствующими элементами системы отверждения (ускоритель, инициатор, ингибитор). В качестве армирующих материалов используют стекловуаль, стекломаты, мультиаксиальные ткани. Ванна представляет собой монолитную емкость. Стеклопластик марки ХКС, из которого изготавливают, ванну, не токсичен, не взрывоопасен, не представляет угрозы для здоровья окружающих.
На дно ванны устанавливают кожух 19 из стеклопластика ХКС, затем устанавливают регистры 3 и 4 с форсунками 5. К присоединительному фланцу 12 регистров 3 и 4 присоединяют трубопроводы для подачи 30%-ной соляной кислоты. В отверстия 6 с фланцами 7 и переходными муфтами 8 устанавливают транспортные ролики 9. На выступ корпуса 1 ванны устанавливают, раму 2, закрывают сверху тремя крышками и заполняют пространство, образованное отбортовкой рамы, нейтрализующим раствором, при заполнении которого образуется гидрозатвор.
В состав травильной линии входят 12 однотипных, расположенных друг за другом, травильных ванн. Процесс травления представляет собой непрерывное движение листов металла последовательно через каждую ванну линии травления. Лист металла попадает и выходит из внутренней полости ванны через сквозные прямоугольные окна 21 и располагается на плоскости транспортных роликов 9 из гуммированного металла, движение листа металла осуществляется за счет вращения роликов 9. При прохождении металла через ванну осуществляют поверхностное орошение листа 30%-ным раствором соляной кислоты, подогретым до 80°С. Струю кислотного раствора подают вертикально через распылительные форсунки 5 регистров 3 и 4 под давлением 0,6 МПа. Трубопроводы регистров 3 и 4 выполнены из стеклопластика ХКС. Распыление производится под углом 50° к поверхности металла, а так как две пары регистров 3 и 4 (4 шт.) направлены соплами в сторону движения металла, а две других пары - в сторону противоположную движению металла, то при, такой распылительной системе поверхность движущего листа максимально покрывается травильным раствором. Сочетание химического воздействия кислотного раствора на окалину и механических ударов капель раствора по поверхности металла повышает скорость травления по сравнению с травлением методом погружения. Постоянство содержания кислоты в травильном растворе поддерживают за счет его периодического обновления в общей системе регенерации и восстановления раствора. Подогрев травильного раствора осуществляют вне зоны ванны. Так как дно ванны выполнено с уклоном в сторону сливного патрубка 16, то отработанный раствор, содержащий частицы окалины, ржавчины, выпадающие из раствора соли, механические примеси и загрязнения, скапливается в области, слива. Отработанный раствор сначала проходит через верхнюю часть кожуха 18, далее через сливной патрубок 16 и попадает в кислотопровод, а далее в систему сбора и регенерации кислоты. Все механические примеси остаются и скапливаются на дне и в сливной патрубок 16 не попадают. Оставшиеся на дне примеси периодически удаляются во время промывок ванны. Перед промывкой отсоединяют сливной патрубок 16 от технологического трубопровода, снимают крышки с ванны, открывают заглушку 18 промывного патрубка 17, удаляют механические примеси вручную, применяя чистящие приспособления (щетки, совки и пр.). После очистки промывают все внутренние поверхности ванны промывочным раствором путем полива через верх ванны. Промывочный раствор через открытый патрубок 17 самотеком вытекает в расположенную ниже уровня ванны систему сбора промывочных вод, и предварительно очищенный промывочный раствор выводится в канализационную систему.
Таким образом, предлагаемая травильная ванна обеспечивает высокую эксплуатационную надежность, долговечность до 10 лет, сокращает ремонтные и эксплуатационные затраты, ванна монолитна.
Был изготовлен и испытан опытный промышленный образец ванны травильной, намечено внедрение ванны травильной на I квартал 2013 года на металлургическом комбинате ОАО «Уральская Сталь».