Способ нанесения цинкового покрытия и установка для его осуществления



Способ нанесения цинкового покрытия и установка для его осуществления
Способ нанесения цинкового покрытия и установка для его осуществления
Способ нанесения цинкового покрытия и установка для его осуществления
Способ нанесения цинкового покрытия и установка для его осуществления
Способ нанесения цинкового покрытия и установка для его осуществления
Способ нанесения цинкового покрытия и установка для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2424351:

Кубанцев Виктор Иванович (RU)

Изобретение относится к антикоррозионной обработке металлических изделий, в частности к нанесению цинкового покрытия на изделия из ферромагнитных материалов путем термодиффузионного цинкования и к установке, используемой для его осуществления. Способ включает загрузку партии изделий в реторту электрической нагревательной установки, засыпку насыщающей цинксодержащей смеси, герметизацию реторты, ее нагрев, выдержку реторты в нагревательной установке и выгрузку изделий из реторты. В процессе цинкования осуществляют непрерывный сброс избыточного давления в реторте. В качестве цинксодержащей смеси используют смесь, содержащую следующие компоненты, мас.%: порошок цинка - 20-25 и глинозем - 75-80. Засыпку насыщающей смеси в реторту осуществляют равномерно, распределяя ее по всей длине реторты в количестве 8-16% от массы цинкуемых изделий. После герметизации реторты ее размещают внутри индуктора. Нагрев корпуса реторты осуществляют вихревыми токами до температуры 300-400°С, а изделий - до температуры 768-910°С при вращении реторты, осуществляют от одного до восьми колебаний температуры изделий в зоне температуры магнитных превращений материала, приводящих к магнитострикционным эффектам путем попеременного охлаждения и нагрева корпуса реторты до указанной температуры за счет чередования отключения и включения индуктора. Затем извлекают реторту из индуктора и подвергают ее принудительному охлаждению до температуры, не превышающей 250°С при ее вращении на технологическом столе. Уменьшается длительность технологического цикла нанесения антикоррозионного цинкового покрытия, обеспечивается высокое качество цинкового покрытия при увеличении диапазона его толщин до 300 мкм и расширяется номенклатура цинкуемых изделий. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к антикоррозионной обработке металлических изделий, в частности к нанесению цинкового покрытия на изделия из ферромагнитных материалов путем термодиффузионного цинкования, и могут быть использованы в любой отрасли машиностроения и в других отраслях промышленности.

Известен способ нанесения цинкового покрытия путем термодиффузионного цинкования, включающий загрузку изделия или партии изделий в реторту поворотной электрической печи, засыпку насыщающей смеси, содержащей 100% цинка, нагрев до температуры цинкования и выдержку при этой температуре (см. Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. - М., 1965, с.248-250).

Недостатком известного способа является высокая стоимость покрытия, а также необходимость предварительной очистки поверхности изделий от ржавчины, масляных пятен и других загрязнений, без чего невозможно обеспечение качественного покрытия.

Наиболее близкими аналогами предлагаемых изобретений являются известные способ нанесения цинкового покрытия и установка для его осуществления, описанные в патенте РФ №2174159, кл. С23С 10/36, 27.09.2001. По указанному способу нанесения цинкового покрытия путем термодиффузионного цинкования производят загрузку изделий в реторту поворотной электрической печи, засыпку насыщающей смеси, содержащей 80-90% цинка, причем для формирования цинкового покрытия толщиной 1 мкм засыпная масса насыщающей смеси составляет 7,8-8,2 г на 1 м2, герметизацию реторты, нагрев ее до заданной температуры, выдержку при этой температуре, непрерывный сброс избыточного давления в реторте в течение всего времени процесса цинкования, выгрузку изделий из реторты, их мойку и пассивацию.

Известная установка для нанесения цинкового покрытия содержит поворотную электрическую печь, смонтированную на поворотной балке, размещенную в электропечи реторту с приводом вращения и установленную со стороны загрузочного отверстия шлюзовую камеру, заполненную насыщающей смесью и оснащенную дренажным патрубком, имеющим соотношение внутреннего диаметра к длине не менее 1:20.

К недостаткам известного способа относится его низкая эффективность, связанная с большой продолжительностью цикла цинкования каждой партии деталей, со значительным расходованием цинка и с непроизводительными затратами времени и электроэнергии на повторный нагрев корпуса печи и реторты перед каждым циклом процесса цинкования, а также невозможность обеспечения качества покрытий, толщина которых превышает 100 мкм.

Недостатками известной установки являются ее низкая производительность, массивность конструкции и сложность в эксплуатации, обуславливающие большие затраты времени и электроэнергии на проведение операций при загрузке и выгрузке изделий, а также недостаточно широкая номенклатура цинкуемых изделий из-за отсутствия возможности нанесения равномерного покрытия на длинномерные изделия.

Технический результат предлагаемых изобретений состоит в устранении указанных недостатков, а также в создании возможности получения высококачественного покрытия металлических изделий в расширенном диапазоне толщин наносимых покрытий за счет интенсификации процесса термодиффузионного цинкования.

Для этого в известном способе нанесения цинкового покрытия, включающем загрузку партии изделий в реторту электрической нагревательной установки, засыпку цинксодержащей насыщающей смеси, герметизацию реторты, нагрев ее до заданной температуры, выдержку реторты в нагревательной установке в течение периода времени, необходимого для образования требуемой толщины покрытия, непрерывный сброс избыточного давления в реторте на протяжении всего процесса цинкования и выгрузку изделий из реторты, согласно изобретению засыпку насыщающей смеси в реторту осуществляют в количестве 8-16% от массы цинкуемых изделий при следующем содержании компонентов в % (мас.): порошка цинка - 20-25 и глинозема - 75-80. Смесь равномерно распределяют по всей длине реторты. В качестве нагревательной установки используют электромагнитный индуктор. Процесс цинкования проводят в реторте, вращающейся внутри индуктора, обеспечивая нагрев вихревыми токами корпуса реторты до температуры 300-400°С, а изделий - до температуры 768-910°С. После достижения требуемых значений температуры проводят выдержку реторты в индукторе. При этом осуществляют от одного до восьми колебаний температуры изделий в зоне температуры магнитных превращений материала, приводящих к магнитострикционным эффектам, путем попеременного охлаждения и нагрева корпуса реторты до указанной температуры за счет чередования отключения и включения индуктора. Затем извлекают реторту из индуктора и, помещая на освободившееся место сменную реторту, начинают цикл цинкования следующей партии изделий. Одновременно с этим нагретую реторту подвергают принудительному охлаждению хладагентом до температуры, не превышающей 250°С, при ее вращении на технологическом столе, после чего из нее выгружают оцинкованные металлические изделия и производят сбор остатка насыщающей смеси.

Остаток насыщающей смеси собирают с поверхности оцинкованных изделий и/или из полости реторты и восстанавливают исходный состав насыщающей смеси для использования в последующих циклах цинкования добавлением в него порошка цинка в количестве, израсходованном на формирование покрытия,

При нанесении цинкового покрытия на партию длинномерных металлических изделий засыпку насыщающей смеси и ее равномерное распределение по всей длине реторты осуществляют порциями, чередуя их каждый раз с загрузкой части партии металлических изделий, составляющей не более половины всей загружаемой партии.

В известной установке для нанесения цинкового покрытия, содержащей электрическую нагревательную установку с размещенной в ней ретортой, снабженной приводом вращения, герметичной крышкой и закрепленным на ней дренажным патрубком, устройство засыпки и распределения насыщающей смеси в реторте, а также механизм выгрузки оцинкованных изделий, согласно изобретению электрическая нагревательная установка выполнена в виде электромагнитного индуктора, внутри которого реторта размещена горизонтально. Индуктор состоит из по меньшей мере трехсекционной катушки, каждая из секций которой через соответствующий тиристорный блок запитана от отдельной фазы сети переменного тока промышленной или иной частоты. Индуктор оснащен механизмом продольного перемещения в нем реторты, выполненным в виде роликов, установленных на его входе и в конце индуктора, а также между секциями катушки. На входе индуктора перед первой секцией катушки установлена роликоопора с возможностью ее перемещения в вертикальной плоскости и обеспечения вращения реторты внутри индуктора. Между секциями катушки установлены датчики температуры отдельных участков корпуса реторты, подключенные через соответствующие регуляторы температуры, вырабатывающие сигналы управления тиристорными блоками на включение и отключение цепей питания секций катушки индуктора. Устройство засыпки и распределения насыщающей смеси в реторте выполнено в виде установленного на передвижном штативе бункера со шнековым питателем, заключенным в трубе, длина которой превышает длину реторты. Установка для нанесения цинкового покрытия снабжена по крайней мере двумя технологическими столами, каждый из которых установлен на транспортной тележке и оснащен приводом вращения реторты, механизмом перемещения реторты вдоль технологического стола и устройством охлаждения реторты.

Установка снабжена также аспирационной системой сбора остатка насыщающей смеси из реторты и/или с поверхности оцинкованных изделий, снабженной осадителем частиц в мерную емкость.

Применение для термодиффузионного цинкования индукционного способа нагрева с использованием токов промышленной частоты позволяет создать в полости реторты значительный температурный градиент с его убыванием вглубь насыщающей смеси, содержащей глинозем. Изделия из ферромагнитного материала, помещенные в магнитное поле индуктора, под действием возникающих в них вихревых токов нагреваются до температур магнитных превращений сплавов железо-углерод, которые значительно превышают температуры, характеризующие известные способы термодиффузионного цинкования. В зоне контакта цинка с поверхностью изделий цинк плавится. Возникающие в металле под действием переменного электромагнитного поля и высокой температуры нагрева колебания размеров кристаллических решеток и искажения их формы вызывают увеличение глубины проникновения цинка во внутреннюю структуру металла, чему способствует также происходящее в структуре сплава зарождение зерен аустенита. В результате достигается повышение гомогенизации структуры цинкового слоя. Благодаря этому предлагаемые способ и установка для его осуществления позволяют значительно сократить время цинкования металлоизделий, сократить расход цинкового порошка за счет уменьшения степени выгорания цинка, сократить расход электроэнергии за счет уменьшения длительности производственного цикла цинкования, значительно повысить качество наносимого покрытия при получении требуемой его толщины за счет управления процессом цинкования, расширить номенклатуру цинкуемых изделий за счет осуществления возможности цинкования длинномерных металлоизделий, а также сохранить геометрию, профиль и размеры резьбы и отверстий при цинковании мелких изделий. Наличие сменного оборудования в предлагаемой установке обеспечивает непрерывность производственного процесса цинкования металлических изделий и сокращает время повторного нагрева установки для каждого следующего цикла.

Заявляемые технические решения обладают новизной и изобретательским уровнем, так как при проведении поиска по источникам патентной и научно-технической информации заявителем не выявлены технические решения, аналогичные предлагаемым изобретениям.

Заявляемые способ нанесения цинкового покрытия и установка для его осуществления применимы в машиностроении и других отраслях промышленности, обеспечиваются несложными и надежными в работе оборудованием и средствами управления, не требующими больших материальных затрат. Следовательно, заявляемые технические решения соответствуют критерию «промышленная применимость».

Сущность заявляемых технических решений поясняется чертежами;

На фиг.1 представлен план технологической линии, на которой реализуется предлагаемый способ нанесения цинкового покрытия. На фиг.2 индуктор изображен в процессе размещения в нем реторты, а на фиг 3 - в рабочем состоянии, т.е. в процессе цинкования изделий. На фиг.4 представлена функциональная схема управления процессом термодиффузионного цинкования металлоизделий. На фиг.5 изображена реторта в процессе засыпки в нее насыщающей смеси. На фиг.6 показана реторта, расположенная на технологическом столе в процессе охлаждения изделий.

Для реализации предлагаемого способа нанесения цинкового покрытия в технологической линии предусмотрены: участок входного контроля металлических изделий, поступающих на цинкование (на чертеже не показан), установка для нанесения цинкового покрытия, содержащая нагревательную установку, выполненную в виде индуктора 1, заключенного в корпус 2, изготовленный из легкого материала, например, оцинкованного железа, и снабженного приводом 3 вращения реторты и роликоопорой 4, три реторты 5, расположенные на технологических столах 6, снабженных устройствами 7 охлаждения реторты, механизм 8 выгрузки оцинкованных изделий из реторты, устройство 9 засыпки и распределения насыщающей смеси в реторте, аспирационная система 10 сбора остатка насыщающей смеси, щит управления 11, а также участки для мойки и пассивации оцинкованных изделий (на чертеже не показаны).

Индуктор 1 представляет собой трехсекционную катушку, состоящую из секций 12, 13, 14. В нижней части индуктора 1 между секциями 12, 13, 14 катушки, а также в начале и в конце индуктора 1 установлены ролики 15 механизма продольного перемещения реторты 5 внутри индуктора 1. В верхней части индуктора 1 между секциями 12, 13, 14 катушки индуктора 1 установлены датчики 16, 17, 18 температуры, каждый из которых связан через один из регуляторов 19, 20, 21 температуры отдельных участков корпуса реторты 5, снабженных задатчиками 22, 23, 24, с управляющим входом соответствующего тиристорного блока 25, 26, 27. Выход каждого тиристорного блока 25, 26, 27 соединен с началом обмотки соответствующей секции 12, 13, 14 катушки. В эту же цепь включен один из измерителей тока 28, 29, 30. Питающий вход каждого тиристорного блока 25, 26, 27 соединен с соответствующей фазой сети переменного тока через коммутирующее устройство 31. Кроме того, к выходу регулятора 20 температуры среднего участка корпуса реторты подключен снабженный задатчиком 32 счетчик 33 числа отключений питания от индуктора. Выход счетчика 33 связан с управляющим входом коммутирующего устройства 31. Концы обмоток секций 12, 13, 14 соединены с нейтралью N (нулевым проводом трехфазной сети переменного тока). Реторта 5 представляет собой цилиндр, выполненный из нержавеющей стали, имеющий длину, превышающую его диаметр более чем в 10 раз. Реторта 5 снабжена герметичной крышкой 34, в центре которой укреплен дренажный патрубок 35. В рабочем положении реторта 5 размещена внутри индуктора 1 и при помощи пальцев 36 соединена с водилом 37 привода 3 вращения реторты, а другим концом посредством реборды 38 опирается на роликоопору 4. Технологический стол 6 установлен на транспортной тележке 39 и оснащен укрепленными на нем барабанами 40, связанными с приводом 41 вращения реторты на технологическом столе, а также подъемными роликами 42 механизма перемещения реторты вдоль технологического стола. Устройство 9 засыпки и распределения насыщающей смеси в реторте выполнено в виде установленного на передвижном штативе 43 бункера 44 со шнековым питателем 45, заключенным в трубе 46, длина которой превышает длину реторты 5.

Аспирационная система 10 сбора остатка насыщающей смеси из реторты и/или с поверхности оцинкованных изделий, например, промышленный пылесос, снабжена осадителем частиц в мерную емкость (на чертеже не показаны).

Реализация способа нанесения цинкового покрытия происходит на технологической линии с использованием установки для его осуществления.

Процесс термодиффузионного цинкования металлических изделий ведется в следующей последовательности:

- на участке входного контроля производят отбор изделий, пригодных к цинкованию;

- в выбранную для проведения очередного цикла цинкования реторту, размещенную на одном из технологических столов, загружают партию подлежащих цинкованию изделий, засыпают необходимое количество цинксодержащей насыщающей смеси в требуемом соотношении компонентов, равномерно распределяя ее по всей длине реторты, закрывают крышку реторты и размещают загруженную реторту внутри индуктора;

- проводят процесс термодиффузионного цинкования в индукторе, обеспечивая нагрев корпуса реторты до заданной температуры, а затем, попеременно охлаждая и нагревая корпус реторты до достижения требуемой толщины покрытия, осуществляя непрерывный сброс избыточного давления в реторте, производят выгрузку реторты из индуктора на технологический стол и ее принудительное охлаждение;

- выгружают изделия из реторты;

- производят мойку и пассивацию оцинкованных изделий и контроль качества покрытия.

Ниже приведено более подробное описание способа нанесения цинкового покрытия с использованием установки для его осуществления.

Входной контроль изделий допускает наличие на них ржавчины, отдельных пятен масел и т.п. В исходном состоянии реторта 5 расположена на технологическом столе 6, опираясь на подъемные ролики 42 механизма продольного перемещения реторты. Для проведения цикла цинкования приготавливают порцию насыщающей смеси в количестве 8-16% от массы цинкуемых изделий, содержащей 20-25% порошка цинка и 75-80% глинозема. Экспериментальным путем установлено, что для формирования толщины покрытия 15-30 мкм навески насыщающей смеси составляют 8-10% от массы изделий, а для толщины покрытия, приближающейся к 300 мкм, - 15-16%. Выбранное количество насыщающей смеси засыпают в бункер 44 устройства 9 засыпки и распределения насыщающей смеси в реторте, транспортируют на штативе 43 и, позиционируя его, вдвигают трубу 45 с заключенным в ней шнековым питателем 45 в полость реторты 5 вплоть до ее конца, добиваясь равномерного распределения насыщающей смеси. При небольших партиях металлоизделий засыпку осуществляют в один прием. При цинковании больших партий длинномерных изделий их загрузку и засыпку насыщающей смеси осуществляют послойно порциями, составляющими не более половины требуемого количества. Технологический стол 6 с помощью транспортной тележки 39 располагают напротив горловины индуктора 1, закрывают реторту 5 герметичной крышкой 34 и с помощью подъемных роликов 42 и роликов 15 перемещают вдоль технологического стола 6 и вдоль индуктора 1, размещая ее в рабочем положении внутри индуктора 1. Затем включают привод 3 вращения реторты и коммутирующее устройство 31, обеспечивающее подачу переменного тока через тиристорные блоки 25, 26, 27 в секции 12, 13, 14 катушки индуктора 1. В каждой секции 12, 13, 14 катушки создается переменный магнитный поток, который пронизывает корпус реторты 5, а также металлоизделия и насыщающую смесь, находящиеся в ней, вызывая возникновение вихревых токов. При этом в изделиях из ферромагнитного материала величина вихревых токов в десятки и сотни раз превышает величину токов, индуктируемых в корпусе реторты 5, выполненном из нержавеющей стали. Вследствие этого большая часть электроэнергии, подводимой к индуктору 1, поглощается металлоизделиями, где в соответствии с законом Джоуля-Ленца она превращается в тепловую энергию. При этом изделия разогреваются до температуры 768-910°С, а корпус реторты 5 - до 300-400°С. Насыщающая смесь оказывается практически прозрачной для электромагнитного поля и нагревается в основном за счет конвективного теплообмена от корпуса реторты 5 и радиационного нагрева от металлоизделий, находящихся в соприкосновении с ней и подвергающихся постоянному совместному с ней перемешиванию при вращении реторты 5. При этом в зоне непосредственного контакта с металлом находится лишь часть насыщающей смеси, в которой образуется расплав цинка. Остальное количество смеси благодаря наличию в ней глинозема, являющегося инертным огнеупорным материалом, выполняет роль теплового экрана, что предотвращает выгорание и испарение находящегося в ней цинка и дает возможность повторного использования остатков насыщающей смеси. В ходе всего процесса цинкования с помощью патрубка 35 происходит непрерывный сброс избыточного давления в реторте. Пары воды, смазки и смазочно-охлаждающих жидкостей, имеющихся на поверхности изделий, удаляются из реторты 5 в атмосферу.

Для управления процессом нанесения цинкового покрытия конкретной партии металлоизделий выбирают заданные значения температуры их нагрева и остывания, в пределах которых находится температура магнитных превращений данного материала. При нагревании корпуса реторты до заданного значения температуры нагрева соответствующие регуляторы 19, 20, 21 температуры вырабатывают сигналы управления тиристорными блоками на отключение питания от секций 12, 13, 14 катушки. Счетчик 33 фиксирует отключение индуктора 1. Электромагнитный поток исчезает, вихревые токи становятся равными нулю, начинается остывание реторты и изделий. При остывании корпуса реторты до заданной температуры регуляторы 19, 20, 21 вырабатывают сигналы управления тиристорными блоками на включение питания секций 12, 13, 14 катушки индуктора. Секции 12, 13, 14 катушки вновь индуктируют электромагнитное поле, которое вновь возбуждает вихревые токи, и возобновляется нагрев. Процесс повторяется до тех пор, пока число отключений индуктора 1 не совпадет с величиной, установленной на задатчике 32 счетчика 33 в соответствии с необходимой толщиной покрытия, выбранной для данной партии изделий. При колебаниях температуры изделий в зоне температуры магнитных превращений материала в нем наблюдаются магнитострикционные эффекты, в ходе которых изменяются размеры кристаллических решеток и расстояний между ними. Это интенсифицирует взаимную диффузию цинка и железа и способствует лучшей гомогенизации образовавшегося расплава интерметаллического соединения цинка и железа. Сигнал коммутирующего устройства 31 отключает установку от питающей электросети, и счетчик 33 обнуляется. Затем с помощью роликов 15 механизма продольного перемещения реторты внутри индуктора реторту 5 извлекают из индуктора 1, помещают ее на технологический стол 6 и с помощью подъемных роликов 42 перемещают вдоль него. Ролики 42 опускают и, установив реторту 5 на барабаны 40, включают привод 41 вращения реторты на технологическом столе и подвергают ее принудительному охлаждению до температуры, не превышающей 250°С. Оцинкованные изделия выгружают из реторты 5 с помощью механизма 8. Включением аспирационной системы 10 производят сбор остатка насыщающей смеси из реторты 5 и с поверхности оцинкованных изделий. Собранный остаток используют для приготовления порции насыщающей смеси для последующих циклов цинкования, добавляя свежий порошок цинка в количестве, равном израсходованному. После извлечения нагретой реторты 5 из индуктора 1 на освободившееся место помещают сменную реторту 5, предварительно подготовленную к цинкованию на соответствующем ей технологическом столе 6, и начинают цикл цинкования следующей партии изделий.

Пример конкретного выполнения способа нанесения цинкового покрытия на технологической линии с использованием установки для его осуществления:

Проведено цинкование проката черного металла в виде уголка 25×25×4 длиной 3,5 м в количестве 250 кг. Материал уголка - сталь 3. Требуемая толщина покрытия - 30 мкм. Приготовлена навеска насыщающей смеси, содержащая 5 кг порошка цинка и 20 кг глинозема. В полость реторты диаметром 350 мм и длиной 4,5 м, расположенной на технологическом столе, загружены металлоизделия и засыпана насыщающая смесь в два приема порциями по 125 кг уголка, чередующимися с порциями по 12,5 кг порошка. Затем реторта размещена в индукторе, где в течение 20 минут произошел нагрев корпуса реторты до заданной температуры 380°С, при этом температура металлоизделий достигает 890-905°С. В этот момент система управления отключает питание индуктора, что приводит к охлаждению реторты. При снижении температуры ее корпуса до 340°С и одновременном остывании металлоизделий до 760°С путем включения питания индуктора повторно произведен нагрев и затем последующим его отключением - охлаждение реторты с металлоизделиями до тех же значений температур. Согласно заданию, установленному для счетчика отключений индуктора, которое предопределяет толщину покрытия 30 мкм, всего произведено два отключения индуктора в течение 5,2 минут. После этого реторта, извлеченная из индуктора, помещена на технологический стол, где при подаче воздуха вращающаяся реторта охлаждена до 130°С. Охлажденные металлоизделия извлечены из реторты. Остаток насыщающей смеси собран в мерную емкость. На процесс цинкования израсходовано 2,7 кг порошка цинка. Контроль толщины покрытия в трех точках по длине изделия показал, что она составляет 29-31 мкм. Проведенные металлографические исследования подтвердили уменьшение пористости нанесенного покрытия по сравнению с покрытиями, полученными известными способами. При этом его твердость и ударная вязкость существенно возросли.

Таким образом, результатом использования предлагаемых изобретений является значительное уменьшение длительности технологического цикла нанесения антикоррозионного цинкового покрытия, сокращение затрат электроэнергии, сокращение расхода цинкового порошка, обеспечение высокого качества цинкового покрытия при увеличении диапазона его толщин до 300 мкм и расширении номенклатуры цинкуемых изделий, а также улучшение управляемости процесса цинкования в части получения требуемой толщины покрытия, упрощение конструкции установки для нанесения покрытия и обеспечение непрерывности производственного процесса цинкования при использовании одной установки. Это обуславливает возможность широкого применения заявляемых технических решений в машиностроении и других отраслях промышленности.

1. Способ нанесения цинкового покрытия на изделия из ферромагнитных материалов путем термодиффузионного цинкования, включающий загрузку партии изделий в реторту электрической нагревательной установки, засыпку насыщающей цинксодержащей смеси, герметизацию реторты, ее нагрев, выдержку реторты в нагревательной установке в течение периода времени, необходимого для образования требуемой толщины покрытия, и выгрузку изделий из реторты, при этом в процессе цинкования осуществляют непрерывный сброс избыточного давления в реторте, отличающийся тем, что в качестве цинксодержащей смеси используют смесь, содержащую компоненты, мас.%: порошок цинка - 20-25 и глинозем - 75-80, засыпку насыщающей смеси в реторту осуществляют равномерно распределяя ее по всей длине реторты в количестве 8-16% от массы цинкуемых изделий, после герметизации реторты ее размещают внутри индуктора, нагрев корпуса реторты осуществляют вихревыми токами до температуры 300-400°С, а изделий - до температуры 768-910°С при вращении реторты, осуществляют от одного до восьми колебаний температуры изделий в зоне температуры магнитных превращений материалов, приводящих к магнитострикционным эффектам путем попеременного охлаждения и нагрева корпуса реторты до указанной температуры за счет чередования отключения и включения индуктора, затем извлекают реторту из индуктора и подвергают ее принудительному охлаждению до температуры, не превышающей 250°С при ее вращении на технологическом столе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при нанесении цинкового покрытия на партию длинномерных металлических изделий засыпку насыщающей смеси и ее равномерное распределение по всей длине реторты осуществляют порциями, чередуя их каждый раз с загрузкой части партии изделий, составляющей не более половины всей загружаемой партии.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что после выгрузки оцинкованных металлических изделий проводят сбор остатка насыщающей смеси с поверхности оцинкованных изделий и/или из полости реторты и восстанавливают исходный состав насыщающей смеси добавлением порошка цинка в количестве, израсходованном на формирование покрытия.

4. Установка для нанесения цинкового покрытия на изделия из ферромагнитных материалов путем термодиффузионного цинкования, содержащая электрическую нагревательную установку с размещенной в ней ретортой с герметичной крышкой, приводом вращения реторты и дренажным патрубком, закрепленным в центре ее крышки, устройство засыпки и распределения насыщающей смеси в реторту, механизм выгрузки оцинкованных изделий, отличающаяся тем, что нагревательная установка выполнена в виде индуктора, состоящего из по меньшей мере трехсекционной катушки, каждая секция которой через соответствующий тиристорный блок запитана от отдельной фазы сети переменного тока, при этом индуктор оснащен механизмом продольного перемещения реторты, размещенной горизонтально внутри индуктора, выполненным в виде роликов, установленных в нижней части индуктора, а на входе индуктора перед первой секцией катушки установлена роликоопора с возможностью ее перемещения в вертикальной плоскости и обеспечения вращения реторты внутри индуктора, между секциями катушки установлены датчики температуры отдельных участков корпуса реторты, подключенные через соответствующие регуляторы температуры, вырабатывающие сигналы управления тиристорными блоками на включение или отключение цепей питания секций катушки индуктора, устройство засыпки и распределения насыщающей смеси в реторте выполнено в виде установленного на передвижном штативе бункера со шнековым питателем, заключенным в трубе, длина которой превышает длину реторты, при этом установка снабжена по крайней мере двумя технологическими столами, каждый из которых установлен на транспортной тележке и оснащен приводом вращения реторты, механизмом перемещения реторты вдоль технологического стола, устройством охлаждения реторты.

5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что она снабжена аспирационной системой сбора остатка насыщающей смеси из реторты и/или с поверхности оцинкованных изделий, снабженной осадителем частиц в мерную емкость.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к созданию на поверхности стальных деталей защитных покрытий и может быть использовано в машиностроительной, металлургической, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области технологий нанесения защитных антикоррозионных покрытий. .
Изобретение относится к обработке металлических изделий, придающей им улучшенные эксплуатационные свойства, в частности к процессу термодиффузионного цинкования.
Изобретение относится к защитным покрытиям и может найти применение в машиностроении, транспортной, химической и других отраслях промышленности. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, и может быть использовано в различных отраслях промышленности для повышения коррозионной стойкости металлических материалов.
Изобретение относится к химико-термической обработке металлических изделий, в частности к диффузионному цинкованию, и может быть использовано в машиностроительной, приборостроительной и других отраслях производства.
Изобретение относится к области химико-термической обработки металлических изделий, более конкретно стального проката, и может быть использовано в химической, машиностроительной и других отраслях промышленности для повышения коррозионной стойкости изделий.
Изобретение относится к области химико-термической обработки металлических изделий, более конкретно стальной проволоки, и может быть использовано в химической, машиностроительной и других отраслях промышленности для повышения коррозионной стойкости изделий.

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, и может быть использовано в любой отрасли машиностроения. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам диффузионного цинкования, и может быть использовано в металлургической, машиностроительной, приборостроительной и других областях промышленности.
Изобретение относится к химико-термической обработке металлических деталей и может быть использовано в электроэнергетике и других областях народного хозяйства для повышения их коррозионной стойкости

Изобретение относится к металлургии, а именно к диффузионному титанированию металлов, в частности к диффузионному титанированию чугуна, и может быть использовано в машиностроении. Способ диффузионного титанирования изделий из чугуна включает насыщение его поверхности титаном при нагреве до 1000-1100°C в контакте с оксидом титана, выдержку при этой температуре 2-4 часа с последующим быстрым охлаждением в закалочной среде. Обеспечивается повышение износостойкости и жаропрочности деталей машин из серого чугуна. 3 ил., 1 табл., 1 пр.
Изобретение относится к химико-термической обработке металлических изделий, в частности к диффузионному цинкованию, и может быть использовано в машиностроительной, приборостроительной, авиационной и других отраслях промышленности. Антикоррозионное покрытие на металлические изделия наносят в герметичном контейнере, размещенном в муфельной печи. Обрабатываемые детали размещают в контейнере регулярным образом в оснастке с опорными поверхностями, фиксирующей их и препятствующей их непосредственному контакту между собой и перемещению относительно друг друга при движении контейнера таким образом, что минимальное расстояние между обрабатываемыми поверхностями деталей составляет 3-5 мм. В процессе цинкования обрабатываемые детали могут совершать перемещения относительно опорных поверхностей оснастки в контейнере не более чем на 5-10 мм. Насыщающая смесь содержит кристаллы цинка чистотой 0,97-0,99% игловидной формы с коэффициентом эффективной площади поверхности 10. Насыщающая смесь имеет гранулометрический состав в интервале 3-7 мкм, а ее масса составляет 1-4% от массы обрабатываемых деталей или 130-140% от массы требуемого покрытия на поверхности обрабатываемых деталей. Технический результат изобретения заключается в увеличении срока службы изделия за счет исключения его коррозии и повышении производительности печи, в которой ведется диффузионное цинкование, а также сокращении расхода цинка в расчете на единицу поверхности обрабатываемой детали.

Изобретение относится к химико-термической обработке стальных изделий с резьбовыми поверхностями, а именно к способу нанесения термодиффузионного цинкового покрытия на стальные изделия. Проводят химико-термическую обработку при температуре 380-420°C во вращающейся реторте во взвешенном слое модифицированного порошка цинка, имеющего поверхностную пленку активного оксида цинка. Содержание в порошке фракции с размером порошка менее 40 мкм составляет 10-40%. Обработку начинают с загрузки изделий в реторту с порошком, нагретым до температуры 330-360°C, а заканчивают стадией охлаждения в вакууме до температуры 320-360°C в течение не менее 50 минут. Остаточное давление на стадии охлаждения поддерживают в диапазоне 0,1-0,3 кгс/кв.см. Массовое соотношение стальных изделий к модифицированному порошку выдерживают на уровне от 1,5 до 4,0. Стальная муфта с резьбовой поверхностью имеет термодиффузионное цинковое покрытие толщиной 31-60 мкм, выполненное с отклонением от среднего значения толщины на резьбовой поверхности не более 20% и нанесенное упомянутым способом. Покрытие имеет соотношение толщины Г-фазы к толщине δ-фазы в диапазоне от 0,4 до 1,0, при этом δ-фаза имеет однородную структуру и содержит включения Г-фазы в диапазоне 5-10% по массе. Размер включений Г-фазы в слое δ-фазы составляет от 0,05 до 0,2 мкм. На изделиях с резьбовой поверхностью получено покрытие с улучшенными эксплуатационными свойствами, в частности с числом циклов свинчивания-развинчивания при эксплуатации более 70 за счет улучшения показателей покрытия по пластичности и износостойкости. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к антикоррозионной обработке изделий, в частности к способу термодиффузионного цинкования изделий из ферромагнитных материалов, и может быть использовано в любой отрасли машиностроения, а также других отраслях промышленности. Реторту размещают внутри индукторов посредством дополнительных механизмов продольного перемещения, нагрев поверхности реторты до заданного значения осуществляют в две стадии, причем на первой стадии нагревают ее до температуры, равной 85-90% заданного значения, которую измеряют в зоне индукторов посредством дополнительно установленных в этих зонах термопар. При достижении в зоне индукторов значения указанного диапазона отключают электрическое питание индукторов и перемещают реторту в сторону выхода из нагревательной установки на величину, равную расстоянию между индукторами, затем включают электрическое питание индукторов и дополнительных механизмов вращения реторты в момент касания механизмов с поверхностью реторты и продолжают нагрев реторты вихревыми токами до достижения заданной температуры в смещенных зонах реторты, составляющей 250-550°С в зависимости от содержания цинка, составляющего 10-50 мас.% в цинковой смеси, и массы загруженных в реторту изделий, а время выдержки реторты в нагревательной установке определяют в зависимости от состава цинковой смеси и требуемой толщины покрытия, составляющей от 30 до 300 мкм. В процессе цинкования осуществляют непрерывный сброс избыточного давления в реторте. Затем извлекают реторту из индукторов, подвергают ее охлаждению и производят выгрузку оцинкованных изделий. Обеспечивается уменьшение длительности технологического цикла нанесения антикоррозионного цинкового покрытия, сокращение затрат электроэнергии, сокращение расхода цинкового порошка, обеспечение высокого качества цинкового покрытия при увеличении его толщины до 300 мкм, повышение надежности работы устройства. 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к антикоррозионной обработке металлических изделий, а именно к нанесению цинкового покрытия на изделия из ферромагнитных материалов путем термодиффузионного цинкования и к установке, используемой для его осуществления. Осуществляют загрузку партии изделий в реторту электрической нагревательной установки, засыпку насыщающей цинксодержащей смеси в количестве 8-16% от массы цинкуемых изделий, содержащей 20-25% порошка цинка и 75-80% глинозема, герметизацию реторты, ее размещение внутри индукторов нагревательной установки и нагрев до 350-550°С в зависимости от требуемой толщины покрытия и массы изделий вихревыми токами при вращении реторты до заданной температуры, выдержку реторты, извлечение реторты из индукторов и охлаждение при вращении ее на технологическом столе до температуры, не превышающей 250°C. В процессе цинкования осуществляют непрерывный сброс избыточного давления в реторте. Контролируют момент достижения заданного значения температуры, по которому формируют сигнал для осуществления продольного перемещения реторты на величину, равную расстоянию между индукторами. Продолжают нагрев реторты до достижения заданной температуры в смещенных зонах реторты при ее вращении. Обеспечивается повышение равномерности нагрева поверхности реторты, уменьшение времени цинкования, а также повышение надежности и удобства эксплуатации установки для нанесения цинкового покрытия на изделия из ферромагнитных материалов путем термодиффузионного цинкования независимо от длины и конфигурации изделия. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к способу термодиффузионного цинкования стальных изделий. Проводят подготовку состава для термодиффузионного цинкования, содержащего порошок цинка, инертный наполнитель и активатор, и обработку в упомянутом составе стальных изделий путем нагрева при температуре 420ºС. Подготовку состава для термодиффузионного цинкования осуществляют путем добавления в состав, содержащий 25-75 вес.% порошка цинка и 75-25% инертного наполнителя, в качестве активатора - 0,5-0,8% тетрахлорметана от весового содержания порошка цинка, а нагрев при обработке стальных изделий в упомянутом составе проводят в течение 90 минут. Обеспечивается повышение насыщающей способности состава. 1 пр.
Изобретение относится к химико-термической обработке, может быть использовано в нефте-газодобывающей промышленности для повышения коррозионной стойкости муфт насосно-компрессорных труб. Способ термодиффузионного цинкования стальных деталей включает загрузку в герметичный вращающийся реактор стальных деталей и насыщающей смеси, состоящей из инертного носителя, активатора и от 30 до 60 мас.% высокодисперсного порошка цинка в количестве к весу загружаемых деталей, нагрев реактора с деталями и насыщающей смесью, выдержку при 360-380°С в инертной атмосфере и последующее охлаждение до температуры 20-36°С. Используют высокодисперсный порошок цинка крупностью 4-60 мкм в количестве 0,05-0,18 кг на 1 м2 покрываемой поверхности стальных деталей. Насыщающую смесь загружают в реактор от 40 до 100 мас.% к весу деталей, а инертный носитель используют крупностью 60-140 мкм. Обеспечивается безотходный способ термодиффузионного цинкования с одновременным удешевлением.

Изобретение относится к области нанесения защитных антикоррозионных покрытий, а именно к герметичной капсуле для термодиффузионного цинкования металлических изделий, имеющих ступенчатую конфигурацию c максимальным и минимальным диаметрами ступеней. Упомянутая капсула выполнена с возможностью вращения и имеет крышку, при этом она снабжена размещенным в ней по меньшей мере одним контейнером, который снабжен по меньшей мере одной кассетой, длина которой в осевом направлении соответствует длине внутренней полости капсулы. Кассета включает не менее двух концевых секций и промежуточные секции, причем расстояние между концевыми секциями соответствует осевым размерам обрабатываемых деталей. Кассета содержит горизонтальные направляющие, расстояние между которыми соответствует минимальному диаметру участков обрабатываемых изделий, а толщина превышает на 3-5 мм половину разности максимального и минимального диаметров ступеней деталей. Горизонтальные направляющие снабжены установленными вертикально фиксаторами, ширина которых на 3-5 мм превышает половину разности максимального и минимального диаметров ступеней обрабатываемых деталей. Фиксаторы закреплены с возможностью их удаления при снаряжении кассеты для подготовки изделий к цинкованию, а горизонтальные направляющие кассеты стянуты резиновыми соединениями, обеспечивающими неизменность их взаимного расположения в процессе вращения капсулы. Горизонтальные направляющие установлены так, что их продольные оси расположены параллельно плоскости разъема капсулы и вписаны в окружность, диаметр которой равен внутреннему диаметру капсулы. Расстояние между горизонтальными направляющими кассеты установлено из условия, чтобы упругие поперечные деформации обрабатываемых изделий, возникающие под действием их собственного веса, не превышали 3-5 мм. Обеспечивается фиксация обрабатываемых деталей относительно друг друга и относительно корпуса, а также создание равномерной защитной цинковой пленки при произвольных продольных размерах обрабатываемых изделий и их ступенчатой конфигурации. 5 ил.

Группа изобретений относится к химико-термической обработке поверхности изделий из магниевых сплавов. Порошковая смесь для термодиффузионного цинкования включает цинковый порошок, волластонит в качестве инертного наполнителя, средняя масса частиц которого равна средней массе частиц цинкового порошка, и активатор в виде смеси фторида бария, фторида магния, фторида кальция, фторида калия, фторида натрия и фторида лития. Способ термодиффузионного цинкования изделий из магниевых сплавов включает обработку изделий в контейнере с указанной порошковой смесью при температуре 370-380°С в течение 60 минут. Обеспечивается получение качественного цинкового покрытия с высокими коррозионными свойствами. 2 н.п. ф-лы, 4 табл., 8 пр.
Наверх