RU2032762C1

RU2032762C1 - Apparatus for the application of coating on the inner surface of pipes

Info

Publication number: RU2032762C1
Authority: RU
Inventors: Илья Ефимович Митников; Павел Львович Миропольский; Виктор Владимирович Сергеев; Евгений Васильевич Проскуркин; Александр Сергеевич Вавилин; Алексей Федорович Шулежко; Олег Григорьевич Баранец; Юрий Семенович Фурман; Василий Макарович Гладуш; Сергей Васильевич Зехов
Priority date: 1992-06-03
Filing date: 1992-06-03
Publication date: 1995-04-10

Abstract

FIELD: metal working. SUBSTANCE: apparatus has a system receiving and draining off the melt. The system is made as a reservoir with a pipeline connected with a bath for melting and with a collector mounted for turning in the vertical plane and made in the form of a box with jet heads whose axles are parallel to each other. The fitting pockets of the jet heads are made with thickening. The input branch pipe of the pressure system is connected with the collector by means of the output branch pipe. The working surface of the heating elements is made in the form of burners and is located parallel to the plane passing through the axles of the jet heads. EFFECT: improved application of coating. 1 cl, 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к обработке металлов немеханическими способами и может быть использовано при нанесении покрытий из расплава цветных металлов на поверхность металлических изделий, в частности для нанесения защитного алюмоцинкового, цинкового и других покрытий на внутреннюю поверхность труб, в частности труб мелкого сортамента (до 80 мм). The invention relates to the processing of metals by non-mechanical methods and can be used in the coating of non-ferrous metal melt on the surface of metal products, in particular for the application of protective alumina, zinc and other coatings on the inner surface of pipes, in particular pipes of small assortment (up to 80 mm).

Известна установка по нанесению покрытий из расплава на внутреннюю поверхность труб, включающая замкнутый сифонный сосуд с расплавом, на котором размещено посадочное гнездо для установки труб. A known installation for coating from a melt on the inner surface of the pipe, including a closed siphon vessel with a melt, on which is placed a landing socket for installing pipes.

Однако установка не обеспечивает получение равномерного по длине трубы покрытия. However, the installation does not provide a uniform coating along the length of the pipe.

Известна установка для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб, имеющая ванну с расплавом. При этом ванна с расплавом выполнена в виде сифонного сосуда, а установка снабжена приспособлением, предохраняющим от перелива цинка через верхнюю часть обрабатываемой трубы. Нагревательный элемент представляет собой нагревательную камеру с перемещающимся подом, а установка имеет посадочные гнезда для размещения обрабатываемых труб. A known installation for coating the inner surface of the pipe having a bath with a melt. In this case, the bath with the melt is made in the form of a siphon vessel, and the installation is equipped with a device that protects from overflow of zinc through the upper part of the processed pipe. The heating element is a heating chamber with a moving hearth, and the installation has landing sockets for accommodating the pipes to be processed.

В процессе работы установки имеет место разное время контакта тела трубы с расплавом при его подъеме и спуске по внутренней полости вертикально расположенной трубы. В результате этого покрытие формируется неравномерно по толщине и шероховатым, особенно в нижней части, так как на ней наблюдается рост дендритов. During the operation of the installation, there is a different contact time of the pipe body with the melt during its ascent and descent along the inner cavity of a vertically located pipe. As a result of this, the coating is formed unevenly in thickness and rough, especially in the lower part, since dendrite growth is observed on it.

Задача изобретения обеспечение одинакового времени контакта расплава со всей внутренней поверхностью трубы при одновременном размывании дендритов, образующихся в процессе нанесения покрытия. The objective of the invention is to ensure the same contact time of the melt with the entire inner surface of the pipe while washing out the dendrites formed during the coating process.

Эта задача решена тем, что установка, содержащая ванну для расплава, входной патрубок нагнетательной системы подачи расплава, расположенной в ванне, механизм перемещения труб, нагревательные элементы и посадочные гнезда для установки обрабатываемых труб, снабжена приемно-отводящей расплав системой, выполненной в виде емкости с трубопроводом, соединенным с ванной для расплава и коллектором, установленным с возможностью поворота в вертикальной плоскости, выполненным в виде короба со струйными головками, оси которых параллельны одна другой, причем посадочные гнезда выполнены с уплотнительными элементами и смонтированы на струйных головках, входной патрубок нагнетательной системы соединен с коллектором посредством выходного патрубка, а рабочая поверхность нагревательных элементов выполнена в виде горелок и расположена параллельно плоскости, проходящей через оси струйных головок, при этом механизм перемещения труб выполнен в виде подвижных и неподвижных зубчатых реек, а неподвижные рейки установлены с возможностью регулировки в вертикальной плоскости. This problem is solved in that the installation containing the bath for the melt, the inlet pipe of the injection system for supplying the melt located in the bath, the mechanism for moving the pipes, heating elements and landing sockets for installing the pipes to be processed, is equipped with a receiving and receiving melt system made in the form of a tank with a pipeline connected to the molten bath and a collector mounted for rotation in a vertical plane, made in the form of a box with jet heads, the axes of which are parallel to one another oh, and the seating nests are made with sealing elements and mounted on the jet heads, the inlet of the discharge system is connected to the collector by means of the outlet, and the working surface of the heating elements is made in the form of burners and is parallel to the plane passing through the axis of the ink heads, while the movement mechanism The pipes are made in the form of movable and fixed gear racks, and the fixed rails are mounted with the possibility of adjustment in a vertical plane.

На фиг. 1 изображена предлагаемая установка, общий вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 разрез В-В на фиг.3. In FIG. 1 shows the proposed installation, General view; figure 2 section aa in figure 1; figure 3 section BB in figure 1; figure 4 section BB in figure 3.

Установка состоит из установленных по ходу технологического процесса и связанных между собой стеллажа 1 загрузки, механизма 2 перемещения, ванны 3, нагнетательной системы 4, коллектора 5, механизма 6 прижима, нагревательных элементов 7, приемно-отводящей расплав системы 8 и стеллажа 9 выгрузки. The installation consists of installed during the technological process and interconnected loading rack 1, moving mechanism 2, bath 3, discharge system 4, manifold 5, pressing mechanism 6, heating elements 7, melt receiving and discharging system 8 and unloading rack 9.

Стеллаж 1 загрузки служит для размещения на нем трубы 10, подлежащей обработке и дозированной передаче ее на линию обработки и состоит из наклонной решетки 11 и дозатора 12. The loading rack 1 serves to place the pipe 10 on it, to be processed and dosed transfer it to the processing line and consists of an inclined grating 11 and a dispenser 12.

Механизм 2 перемещения труб служит для передачи труб, подлежащих обработке от стеллажа 1 на линию обработки в виде неподвижных зубчатых реек 13 и подлежащей передаче обработанных труб на стеллаж 9 выгрузки. Механизм перемещения труб состоит из подвижных 14 и неподвижных 13 зубчатых реек и привода 15, связанного с рейками 14. При этом каждая из неподвижных реек 13 имеет возможность регулировки в вертикальной плоскости в зависимости от угла наклона обрабатываемых труб 10. The pipe moving mechanism 2 serves to transfer the pipes to be processed from the rack 1 to the processing line in the form of fixed gear racks 13 and to be transferred to the processed pipes to the unloading rack 9. The mechanism for moving the pipes consists of movable 14 and fixed 13 gear racks and a drive 15 connected to the racks 14. Moreover, each of the fixed racks 13 has the ability to adjust in a vertical plane depending on the angle of inclination of the processed pipes 10.

Ванна 3 предназначена для получения расплава и поддержания его заданной температуры и представляет собой емкость, футерованную керамическим материалом и снабженную нагревателями. Bath 3 is designed to receive the melt and maintain its predetermined temperature and is a container lined with ceramic material and equipped with heaters.

Нагнетательная система 4 служит для отбора раствора из ванны 3 и прокачки его через коллектор 5 и обрабатываемые трубы 10 и состоит из магнитодинамического насоса 16, соединенного с коллектором 5, всасывающего входного патрубка 17, который расположен в ванне 3, и выходного патрубка 18 нагнетательной системы 4, жестко соединенного с коллектором 5. The injection system 4 serves to select the solution from the bath 3 and pump it through the collector 5 and the pipes 10 and consists of a magnetodynamic pump 16 connected to the collector 5, a suction inlet pipe 17, which is located in the bath 3, and an outlet pipe 18 of the discharge system 4 rigidly connected to the collector 5.

Коллектор 5 предназначен для подачи расплава по обрабатываемым трубам 10 и состоит из короба 19, изготовленного из жаростойкой стали. На коробе 19 имеются цапфы 20, расположенные в подшипниковых опорах 21, короб связан, например, с гидравлическим или пневматическим приводом 22 для его поворота. На коробе 19 расположены струйные головки 23 с посадочными гнездами 24 и уплотнительными элементами 25, например асбестовыми прокладками. The collector 5 is designed to supply melt through the processed pipes 10 and consists of a duct 19 made of heat-resistant steel. On the box 19 there are pins 20 located in the bearing bearings 21, the box is connected, for example, with a hydraulic or pneumatic actuator 22 for its rotation. On the box 19 are inkjet heads 23 with mounting sockets 24 and sealing elements 25, such as asbestos gaskets.

Механизм 6 прижима труб служит для осевого перемещения каждой трубы, ввода ее в посадочное гнездо 24 и прижима ее к струйным головкам 23 с уплотнительными элементами 25 и состоит из зажима 26, обхватывающего трубу 10, и привода 27 перемещения, смещающего трубу 10 с зажимом 26 в осевом направлении. The pipe clamping mechanism 6 serves to axially move each pipe, insert it into the seat 24 and press it against the jet heads 23 with sealing elements 25 and consists of a clamp 26 wrapping around the pipe 10 and a movement actuator 27 displacing the pipe 10 with the clamp 26 in axial direction.

Нагревательный элемент 7 служит для поддержания заданной технологической температуры обрабатываемых труб 10 и состоит из коробов 28 и 29, расположенных под и над обрабатываемыми трубами 10 и имеющими сопла или горелки 30. При этом короба 28 и 29 установлены таким образом, что их рабочая поверхность параллельна плоскости, проходящей через оси струйных головок 23. The heating element 7 serves to maintain a given technological temperature of the processed pipes 10 and consists of boxes 28 and 29 located under and above the pipes 10 to be processed and having nozzles or burners 30. At the same time, the boxes 28 and 29 are installed so that their working surface is parallel to the plane passing through the axis of the inkjet heads 23.

Приемно-отводящая расплав система 8 предназначена для приема расплава, проходящего через обрабатываемую трубу 10, и отвода его, например, в ванну 3, и представляет собой емкость 31, футерованную керамическим материалом и снабженную отводящим трубопроводом 32. The receiving and receiving melt system 8 is designed to receive the melt passing through the processed pipe 10, and its removal, for example, into the bath 3, and is a container 31 lined with ceramic material and equipped with a discharge pipe 32.

Стеллаж 9 выгрузки служит для приема обработанных труб 10 и представляет собой наклонную решетку 33 с накопителем 34. The unloading rack 9 serves to receive the processed pipes 10 and is an inclined grate 33 with a drive 34.

Настройка установки осуществляется следующим образом. Setting up the installation is as follows.

Перед началом работы коллектор поворачивают таким образом, что оси струйных головок 23 наклонены к горизонтальной плоскости на угол, необходимый для технологического процесса обработки заданного сортамента, например для труб диаметром 33,5 мм угол составляет 16^o. Затем путем смещения каждой из неподвижных зубчатых реек 13 в вертикальной плоскости устанавливают реечный механизм таким образом, что ось обрабатываемых труб совпадает с осью струйных головок 23.Before starting work, the collector is rotated in such a way that the axes of the jet heads 23 are inclined to the horizontal plane by an angle necessary for the technological process of processing a given assortment, for example, for pipes with a diameter of 33.5 mm, the angle is 16 ^o . Then, by displacing each of the fixed gear racks 13 in a vertical plane, a rack mechanism is installed in such a way that the axis of the tubes being machined coincides with the axis of the jet heads 23.

Работа установки может быть охарактеризована следующим образом. После настройки установки трубы 10 с предварительно нанесенным флюсом, подлежащие обработке, укладывают на наклонную решетку 11 загрузочного стеллажа 1, откуда с помощью дозатора 21 трубы 10 по одной падают на неподвижную зубчатую решетку 13 механизма 2 перемещения труб. С помощью привода 15 подвижная рейка 14 перекладывает трубу в следующую ячейку на неподвижной рейке 13. Эти операции повторяют до тех пор, пока трубами не заполняют все рабочие позиции установки. Затем с помощью зажимов 26 и привода перемещения 27 механизма прижима 6 труб, трубы 10 вводят в посадочные гнезда 24 струйных головок 23 и прижимают к уплотнительным элементам 25. The operation of the installation can be characterized as follows. After setting up the installation of pipes 10 with pre-applied flux, to be processed, they are laid on the inclined grate 11 of the loading rack 1, from where, with the help of the dispenser 21, the pipes 10 fall one by one onto the fixed gear grid 13 of the pipe moving mechanism 2. Using the drive 15, the movable rail 14 transfers the pipe to the next cell on the fixed rail 13. These operations are repeated until all the working positions of the installation are filled with pipes. Then, using the clamps 26 and the displacement drive 27 of the clamping mechanism 6 of the pipes, the pipes 10 are inserted into the seating sockets 24 of the jet heads 23 and pressed against the sealing elements 25.

Затем включают нагревательные элементы 7 и осуществляют подогрев труб сначала до 200^oC c целью сушки предварительно нанесенного флюса, а затем дополнительного обогрева труб 10 в процессе нанесения покрытия. После этого с помощью магнитодинамического насоса 16 через всасывающий входной патрубок 17 расплав из ванны 3 подают через выходной патрубок 18 в короб 19 коллектора 5, а затем в струйные головки 23, откуда расплав поступает в полость обрабатываемых труб, далее из трубы 10 расплав попадает в емкость 31 и через отводящий трубопровод 32 поступает в ванну 3. После необходимого времени прокачки, равного времени нанесения покрытия, останавливают работу магнитодинамического насоса 16 и, например, наклоняя коллектор 5 сливают остатки расплава.Then, the heating elements 7 are turned on and the pipes are first heated to 200 ^° C in order to dry the previously applied flux and then additionally heat the pipes 10 during the coating process. After that, using a magnetodynamic pump 16 through the suction inlet pipe 17, the melt from the bath 3 is fed through the outlet pipe 18 to the duct 19 of the collector 5, and then to the jet heads 23, from where the melt enters the cavity of the pipes being processed, then the melt enters the tank from the pipe 10 31 and through the discharge pipe 32 enters the bath 3. After the necessary pumping time equal to the coating time, the operation of the magnetodynamic pump 16 is stopped and, for example, tilting the collector 5 drains the remains of the melt.

Затем в обратном порядке трубы с нанесенным покрытием при помощи зажимов 26 и привода 27 перемещения, механизма 6 прижима труб отводят от струйных головок 23 и при помощи привода 15 с подвижной рейкой 14 перемещают трубы 10 на стеллаж 9 выгрузки. На этом рабочий цикл заканчивается. Then, in the reverse order, the coated pipes by means of the clamps 26 and the displacement drive 27, the pipe clamping mechanism 6 are withdrawn from the jet heads 23, and the pipes 10 are moved to the unloading rack 9 using the drive 15 with a movable rail 14. This completes the work cycle.

Были проведены опробования известной и предлагаемой лабораторной установок по нанесению алюмоцинкового покрытия на внутреннюю поверхность труб. При этом покрытие наносили на трубы из стали 3 диаметром 76 и 33,5 мм, толщиной стенки 3 мм, длиной труб 4 м и диаметром 76 мм, толщиной стенки 4 мм, длиной труб 4 м. Tests of the known and proposed laboratory installations for applying alumina-zinc coating on the inner surface of the pipes were carried out. The coating was applied to steel pipes 3 with a diameter of 76 and 33.5 mm, a wall thickness of 3 mm, a pipe length of 4 m and a diameter of 76 mm, a wall thickness of 4 mm, and a pipe length of 4 m.

При этом трубы подвергали флюсованию в растворе состава, г/л: Хлористый цинк 600 Хлористый аммоний 100 Эмульгатор синтанол 1
Для нанесения алюмоцинкового покрытия использовали расплав, содержащий, мас. Алюминий 55 Цинк 43,4 Кремний 1,6
Скорость протока расплава через трубы диаметром 33,5 мм составляет 6,4 м/мин, а через трубы диаметром 76 мм 9,6 м/мин.The pipes were subjected to fluxing in a solution of the composition, g / l: Zinc chloride 600 Ammonium chloride 100 Emulsifier syntanol 1
For applying alumina-zinc coating used a melt containing, by weight. Aluminum 55 Zinc 43.4 Silicon 1.6
The melt flow rate through pipes with a diameter of 33.5 mm is 6.4 m / min, and through pipes with a diameter of 76 mm 9.6 m / min.

Представленные данные соответствуют усредненным результатам, полученным на 16 трубах. The data presented correspond to the averaged results obtained on 16 pipes.

Внешний вид покрытия определяли визуально после продольного разреза труб, толщину покрытия металлографическим способом, а шероховатость профилограф-профилометром, модель 201, а наличие участков дендритов визуально. The appearance of the coating was determined visually after a longitudinal section of the pipes, the coating thickness by metallographic method, and the roughness by a profilograph-profilometer, model 201, and the presence of dendritic sites visually.

Результаты испытаний представлены в таблице (NN 1 и 2 известные, NN 3 и 4 предлагаемые). The test results are presented in the table (NN 1 and 2 known, NN 3 and 4 offered).

В соответствии с проведенными исследованиями (см.таблицу) установлено, что на известной установки нанести покрытие на внутреннюю поверхность трубы диаметром 33,5 мм не удалось из-за отсутствия возможности установки мелкосортной трубы вертикально при необходимой степени уплотнения ее в гнезде при подаче расплава. На вертикальной установке удалось получить покрытие только на трубы диаметром 76 мм. In accordance with the studies (see table), it was found that it was not possible to coat the inner surface of a pipe with a diameter of 33.5 mm in a known installation due to the inability to install a fine-grained pipe vertically with the necessary degree of compaction in the socket when feeding the melt. On a vertical installation, it was possible to obtain a coating only on pipes with a diameter of 76 mm.

Расплав удалось закачать во внутреннюю полость трубы. При контроле формирования покрытия после выдержки 30 с наблюдались дендриты в нижней части трубы, которые обусловили разнотолщинность алюмоцинкового покрытия, образующуюся в течение 1 мин его нанесения и составляющую 11 мкм при средней толщине 70 мкм. The melt was pumped into the inner cavity of the pipe. When monitoring the formation of the coating after holding for 30 s, dendrites were observed in the lower part of the pipe, which caused a difference in the thickness of the alumina-zinc coating formed during 1 min of its application and amounting to 11 μm with an average thickness of 70 μm.

Покрытие, полученное на известной установке, не соответствует требованию ГОСТ 3262-75 из-за наличия до 29% шероховатой поверхности по R_a 50.The coating obtained on the known installation does not meet the requirements of GOST 3262-75 due to the presence of up to 29% of a rough surface according to R _a 50.

При использовании предлагаемой установки на трубах диаметром 33,5 и 76 мм удалось получить равномерное по толщине алюмоцинковое покрытие на внутренней поверхности обрабатываемых труб из-за одинакового времени контакта расплава с поверхностью трубы по ее длине в процессе его прокачки. When using the proposed installation on pipes with a diameter of 33.5 and 76 mm, it was possible to obtain a uniformly thick zinc-alumina coating on the inner surface of the processed pipes due to the same contact time of the melt with the pipe surface along its length during its pumping.

Средняя толщина покрытия по всей длине составила 60 мкм. При этом полученное на предлагаемой установке алюмоцинковое покрытие имело шероховатость значительно ниже, чем покрытие, полученное на известной. Последнее связано с тем, что образующиеся в процессе нанесения покрытия дендриты равномерно смывались расплавом при его прокачке. The average coating thickness over the entire length was 60 μm. At the same time, the aluminum-zinc coating obtained on the proposed installation had a roughness significantly lower than the coating obtained on the known one. The latter is due to the fact that dendrites formed during coating are uniformly washed off by the melt during its pumping.

Claims

1. УСТАНОВКА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ВНУТРЕННЮЮ ПОВЕРХНОСТЬ ТРУБ, содержащая ванну для расплава, входной патрубок нагнетательной системы подачи расплава, расположенной в ней, механизм перемещения труб, нагревательные элементы и посадочные гнезда для установки обрабатываемых труб, отличающаяся тем, что она снабжена приемно-отводящей расплав системой, выполненной в виде емкости с трубопроводом, соединенным с ванной для расплава, и коллектором, установленным с возможностью поворота в вертикальной плоскости, выполненным в виде короба со струйными головками, оси которых параллельны одна другой, причем посадочные гнезда выполнены с уплотнительными элементами и смонтированы на струйных головках, входной патрубок нагнетательной системы соединен с коллектором посредством выходного патрубка, а рабочая поверхность нагревательных элементов выполнена в виде горелок и расположена параллельно плоскости, проходящей через оси струйных головок. 1. INSTALLATION FOR APPLICATION OF THE COATING ON THE INTERNAL SURFACE OF PIPES, containing a bath for the melt, an inlet pipe of the injection system for supplying the melt located in it, a mechanism for moving pipes, heating elements and seating sockets for installing the pipes to be processed, characterized in that it is equipped with a receiving and exhaust pipe the melt by a system made in the form of a tank with a pipeline connected to the bath for the melt, and a collector mounted with the possibility of rotation in a vertical plane, made in the form of a box with jet heads, the axes of which are parallel to one another, and the seating nests are made with sealing elements and mounted on the jet heads, the inlet of the discharge system is connected to the collector by means of the outlet, and the working surface of the heating elements is made in the form of burners and is parallel to the plane passing through the axes inkjet heads.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что механизм перемещения труб выполнен в виде подвижных и неподвижных зубчатых реек, причем неподвижные рейки установлены с возможностью регулировки в вертикальной плоскости. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the mechanism for moving the pipes is made in the form of movable and fixed gear racks, and the fixed rails are installed with the possibility of adjustment in a vertical plane.