Устройство для нанесения металлического покрытия на поверхность длинномерных изделий

Область применения: полезная модель относится к нанесению горячих покрытий на стальные тонкостенные трубы малых диаметров, и может быть использовано при нанесении горячих покрытий на стальные трубы, например, свинцом, оловом, цинком, алюминием и их сплавами, а также при нанесении покрытий на медные или алюминиевые трубы. Техническая задача в отношении устройства: получение равномерного покрытия заданной толщины на поверхности длинномерных изделий. Сущность полезной модели. Устройство для нанесения металлического покрытия, по меньшей мере, на наружную поверхность, по меньшей мере, одного длинномерного изделия содержит ванну с расплавом металла, нагреватель, установленную вертикально в ванне, по меньшей мере, одну емкость трубчатой формы, у которой верхний конец открыт и выступает над зеркалом расплава металла, насос, выход насоса соединен, по крайней мере, с одной емкостью вход насоса соединен с ванной, при этом емкости выполнены с возможностью сообщения друг с другом. Кроме того, устройство содержит средство для погружения/извлечения изделия в вертикальном положении в расплав/из расплава металла, находящегося в емкости. Причем средство для погружения/извлечения изделий в расплав/из расплава металла в емкости выполнено с возможностью регулирования скорости при извлечении изделия из расплава металла в емкости. Содержащееся в устройстве средство для погружения/извлечения изделий в расплав из расплава металла возможно выполнять в виде гидравлической системы. Предпочтительно также, чтобы длина емкости значительно превышала поперечные размеры; длина части каждой емкости, находящаяся под зеркалом расплава металла, значительно превышала глубину расплава в ванне. Выход насоса возможно соединять с емкостью в ее нижней части, находящейся под ванной с расплавом.

Полезная модель относится к металлургии и машиностроению, в первую очередь к нанесению горячих покрытий на стальные тонкостенные трубы малых диаметров, и может быть использовано при нанесении горячих покрытий на стальные трубы, например, свинцом, оловом, цинком, алюминием и их сплавами, а также при нанесении покрытий на медные или алюминиевые трубы.

Известно устройство для металлических покрытий на поверхность длинномерных изделий, например, труб (RU № 2200207, МПК С 23 С 2/38, оп. 10.03.2003г.). С помощью данного устройства наносят покрытие, по меньшей мере, на наружную поверхность длинномерного изделия, и оно включает ванну, содержащую расплав металла, нагреватель, установленную вертикально в ванне, по меньшей мере, одну емкость цилиндрической формы, у которой верхний конец открыт и выступает над зеркалом расплава металла. Изделие погружают вертикально в расплав и извлекают из расплава при помощи технологических средств.

Недостатки известного устройства, предопределяющие указанный ниже технический результат, заключаются в следующем.

Это устройство позволяет наносить покрытие, толщину которого до заданной изменяют с помощью дополнительных средств, не входящих в данное устройство. Кроме указанного недостатка получаемое покрытие после извлечения изделия является неоднородным по составу и неравномерным по толщине. Причиной возникновения этого эффекта является следующее. При взаимодействии расплавленного металла с кислородом воздуха зеркало расплава покрывается оксидной пленкой. При погружении изделие проходит через этот слой. Оксид металла покрытия, обладающий высокой адгезионной способностью, обволакивает участками поверхность изделия, создавая на их поверхности защитную пленку, что препятствует смачиванию этой поверхности расплавом металла, следовательно, и образованию на этих участках металлического покрытия. Таким образом, оксидная пленка на поверхности расплава отрицательно влияет на качество покрытия.

Техническая задача, достигаемая при использовании заявляемой полезной модели, заключается в получении равномерного покрытия заданной толщины на поверхности длинномерного изделия.

Поставленная техническая задача решается с помощью заявляемого устройства для нанесения металлического покрытия, по меньшей мере, на наружную поверхность длинномерных изделий, включающего ванну, содержащую расплав металла, нагреватель, установленную вертикально в ванне, по меньшей мере, одну емкость трубчатой формы, у которой верхний конец открыт и выступает над зеркалом расплава металла, средство для погружения/извлечения изделия в вертикальном положении в расплав/из расплава металла, которое, согласно полезной модели, снабжено насосом, выход насоса соединен, по крайней мере, с одной емкостью, вход насоса соединен с ванной, содержащей расплав металла, при этом емкости выполнены с возможностью сообщения друг с другом, а средство для погружения/извлечения изделия в расплав/из расплава металла в емкости выполнено с возможностью регулирования скорости при извлечении изделия из расплава металла в емкости.

Содержащееся в устройстве средство для погружения/извлечения изделия в расплав из расплава металла возможно выполнять в виде гидравлической системы.

Вариант выполнения гидравлической системы воплощается в ее следующий состав: по меньшей мере, насос, гидроцилиндр, гидрораспределитель, гидроклапан и гидро дроссель.

Предпочтительно, чтобы длина каждой емкости значительно превышала размеры поперечного сечения.

Целесообразно, чтобы длина части каждой емкости, находящаяся под зеркалом расплава металла в ванне, значительно превышала глубину расплава в ванне.

Целесообразно также, чтобы выход насоса соединять с емкостью в ее нижней части, находящейся под ванной с расплавом.

В предлагаемой конструкции устройства установлен насос, вход которого соединен с ванной, а выход - с трубчатой емкостью, в которую погружают изделие. Работой насоса обеспечивается заполнение емкости расплавом металла. Верхний конец емкости открыт и выступает над зеркалом расплава в ванне. Поэтому при переполнении емкости расплав снова попадает в ванну. В процессе циркуляция расплава металла между ванной и трубчатой емкостью зеркало металла в зоне погружения постоянно обновляется и тем самым происходит процесс удаления оксидной пленки с зеркала расплава.

Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления полезной модели при высоте емкости значительно превосходящей размеры поперечного сечения обеспечивается сокращение поверхности зеркала расплава, подлежащей очистке и оптимальное соответствие форм трубчатой емкости и длинномерного изделия.

Указанный предпочтительный вариант предопределяет возможность установить емкость так, чтобы длина части емкости, находящейся под расплавом в ванне значительно превышала его глубину. Такое расположение емкости позволяет уменьшить количество расплава в ванне и тем самым сократить расход электроэнергии для его разогрева.

Целесообразность соединения выхода насоса с емкостью трубчатой формы в ее нижней части, находящейся под ванной с расплавом объясняется необходимостью равномерного распределения температуры расплава по высоте емкости. Это обеспечивается подачей жидкого металла из ванны в нижнюю часть трубчатой емкости, а, следовательно, его течением от донной части трубчатой емкости к ее открытому верхнему концу.

Выполнение средства для погружения/извлечения изделий в расплав/из расплава в емкости с возможностью регулирования скорости при извлечении изделий обеспечивает нанесение покрытия заданной толщины. Впервые авторы предполагаемой полезной модели теоретическим путем установили связь между скоростью извлечения изделия и толщиной покрытия на изделии при определеннойвязкости расплава, которая зависит от температуры. Таким образом, чем выше скорость, тем большую толщину покрытия можно получить.

Использование гидравлической системы, состоящей из насоса, гидроцилиндра, гидрораспределителя, гидроклапана и гидродросселя обусловлено ее широким применением в технике для решения подобных задач.

В том случае, когда конструкция устройства содержит более одной емкости, предусмотрено выполнение емкостей сообщающимися. Это обусловлено необходимостью наносить покрытия на несколько длинномерных изделий, каждое из которых погружается в соответствующую емкость.

Анализ известных технических решений, касающихся устройств подобного назначения, а также анализ совокупности существенных признаков предлагаемого изобретения позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию «новизна».

Возможность достижения поставленной технической задачи предлагаемой совокупностью существенных признаков подтверждается нижеприведенньм примером выполнения полезной модели.

Предпочтительный пример выполнения устройства по предлагаемому изобретению иллюстрируется чертежом (см. фиг.).

Устройство для нанесения покрытия из олова на поверхность труб длиной 3 м, диаметром 10-25 мм содержит ванну 1 с расплавом олова 2, нагреватели 3, установленные в ванне 1, две емкости 4 трубчатой формы, заполненные расплавом олова 2. Длина емкостей 4 составляет 3,5 м, диаметр 150 мм, глубина ванны 1 с расплавом олова 2 равна 0,5 м. Устройство содержит также насос 5; вход 6 насоса 5 соединен с ванной 1, а выход 7 - с нижними концами емкостей 4, при этом в нижней части емкости 4 соединены между собой патрубком 8. Кроме того, в заявляемую конструкцию входит гидравлическая система 9 для погружения/извлечения труб 10 из расплава олова 2, содержащегося в емкостях 4, выполненная с возможностью регулирования скорости при извлечении труб 10.

Использование гидравлической системы для решения задачи погружения/извлечения изделий с возможностью регулирования скорости известно из технической литературы (Бирюков Б.Н. Гидравлическое оборудование металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1979. -112с., илл., стр. 37-39).

Согласно приведенному чертежу гидравлическая система 9 состоит из насоса 11, бака 12 с маслом 13, гидроцилиндров 14, гидродросселя 15, гидрораспределителя 16, и гидроклапана 17. Гидроцилиндры 14 снабжены подвесками 18 для закрепления труб 10 в вертикальном положении.

Устройство работает следующим образом. Масло 13 из бака 12 подается насосом 11 через гидрораспределитель 16 в нижнюю часть гидроцилиндров 14. Подвески 18 устанавливаются в верхнем положении. Избыток масла 13 через гидроклапан 17 поступает назад в бак 12. Трубы 10 закрепляют в вертикальном положении на подвесках 18.

Нагреватели 3 нагревают расплав олова до температуры 300° С, затем включается насос 5, вход 6 которого соединен с ванной 1, а выход 7 - с емкостями 4, и расплав олова 2 из ванны 1 поступает в емкости 4. После того как емкости 4 заполнены, расплав через открытые верхние концы емкостей 4 выливается назад в ванну 1. Насос 5 может работать непрерывно, осуществляя тем самым циркуляцию расплава олова 2 между ванной 1 и емкостями 4.

Переключением гидрораспределителя 16 масло 13 из бака 12 подается насосом 11 в верхнюю часть гидроцилиндров 14, подвески 18 опускаются и трубы 10 погружаются в емкости 4 с расплавом олова 2.

После погружения труб 10 в емкости 4, переключают гидрораспределитель 16. Масло 13 из бака 12 подается насосом 11 через гидрораспределитель 16 и гидродроссель 15 в нижнюю часть гидроцилиндров 14. Трубы 10 извлекают из емкости 4. Расход масла, поступающего в нижнюю часть гидроцилиндров 14, регулируют гидродросселем 15, тем самым, устанавливая необходимую скорость извлечения труб 10 из расплава в емкостях 4, для получения покрытия заданной толщины на трубах 10.

Рекомендуемые значения изменения скорости извлечения труб указанного размера зависят от толщины наносимого покрытия. При толщине покрытия от 30 до 100 мкм скорость извлечения скорость изменяется в пределах от 3,5 до 37,0 м/мин.

1. Устройство для нанесения металлического покрытия, по меньшей мере, на наружную поверхность, по меньшей мере, одного длинномерного изделия, включающее ванну, содержащую расплав металла, нагреватель, установленную вертикально в ванне, по меньшей мере, одну емкость трубчатой формы, у которой верхний конец открыт и выступает над зеркалом расплава металла, средство для погружения/извлечения изделия в вертикальном положении в расплав/из расплава металла, отличающееся тем, что оно снабжено насосом, выход насоса соединен, по меньшей мере, с одной емкостью, вход насоса соединен с ванной, содержащей расплав металла, при этом емкости выполнены с возможностью сообщения друг с другом, а средство для погружения/извлечения изделия в расплав/из расплава металла в емкости выполнено с возможностью регулирования скорости при извлечении изделия из расплава металла в емкости.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для погружения извлечения изделий выполнено в виде гидравлической системы.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что гидравлическая система содержит, по меньшей мере, насос, гидроцилиндр, гидрораспределитель, гидроклапан и гидродроссель.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что длина каждой емкости значительно превышает размеры поперечного сечения.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что длина части каждой емкости, находящейся под зеркалом расплава металла в ванне, значительно превышает глубину ванны с расплавом.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выход насоса соединен, по меньшей мере, с одной емкостью в ее нижней части, находящейся под ванной с расплавом.