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. Установка для химической обработки металлической ленты включает разматыватели бунтов ленты, средства для выпрямления ленты, приспособление для смачивания поверхности ленты, моталку и установленные в технологической последовательности ванны с растворами и расплавами. При этом 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. Полезная модель решает задачу уменьшения габаритов установки и снижения теплопотерь за счет обеспечения обработки металлической ленты в сформированном распушенном бунте.
3 з.п. формулы, 3 илл.
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.
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 м2 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.
1. Установка для химической обработки металлической ленты, включающая разматыватели бунтов ленты, средства для выпрямления ленты, установленные в технологической последовательности ванны с растворами и расплавами и моталку, отличающаяся тем, что 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.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена устройством нанесения покрытий со средствами дополнительного выпрямления ленты.
3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что съемные средства крепления выполнены с приспособлениями для взаимных перемещений витков ленты и/или вибрации бунта.
4. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она снабжена агрегатом для профилирования ленты, размещенным перед моталкой для формирования распушенных бунтов или в устройстве нанесения покрытий.
