Пристрій для нанесення покриття на протяжний виріб

Реферат: Пристрій для нанесення покриття на протяжний виріб включає ванну з розплавом і камеру нанесення покриття з вхідним і вихідним каналами та з забірним каналом, зануреним у ванну з розплавом, причому камера нанесення покриття і ванна з розплавом забезпечені засобами для створення усередині них над дзеркалом розплаву відповідно розрідження і надмірного тиску. Для підвищення зручності при експлуатації, спрощення технічного обслуговування пристрою, забезпечення безперервної роботи пристрою без зупинок на дозавантаження ванни, забезпечення безпеки при дозавантаженні ванни з розплавом в пристрої для нанесення покриття на протяжний виріб, ванна з розплавом і камера нанесення покриття розміщені поряд одна з одною і з'єднані забірним похилим каналом з утворенням сполучених посудин, при цьому ванна з розплавом забезпечена каналом-живильником для завантаження через нього розплаву або металу в твердому стані, причому канал-живильник виконаний у вигляді розширюваного догори каналу, що виходить на верхню частину ванни з розплавом. UA 111240 C2 (12) UA 111240 C2 UA 111240 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід відноситься до технологічного устаткування для безперервного нанесення металевих захисних покриттів на поверхню протяжного виробу типу дроту, стрічки і т. п. зануренням в розплав алюмінію, цинку, їх сплавів, олова, свинцю та ін. Винахід може використовуватися для гарячого алюмінування, цинкування або алюмоцинкування довгомірних виробів з чавуну або сталі. Відомі пристрої для нанесення покриттів на дріт, стрічку і тому подібне, в яких передбачено застосування направляючого валка, що здійснює занурення в розплав і переміщення протяжного виробу [див. Руководство по горячему цинкованию. - Μ.: Металлургия, 1975, с. 376; "Металлические покрытия листовой и полосовой стали". - М.: Металлургия, 1971, с. 496]. Недоліками відомих пристроїв, в яких використовуються сталеві ванни, є те, що сталеві ванни мають великий об'єм і значну відкриту площу дзеркала розплаву, що зумовлює великі енерговитрати на підтримку заданої температури самого розплаву. Контакт, з елементами заглибних транспортуючих пристроїв (валків, скоб і т. д.) приводить до розчинення заліза в цинку і тим самим знижує термін експлуатації устаткування і збільшує витрату цинку. Застосування сталевих ванн з заглибним транспортуючим пристроєм виключає можливість легування розплаву алюмінієм. Керамічні ж ванни хоча і стійкі до дії алюмінієвого розплаву, а також легованого алюмінієм цинкового розплаву, але мають більший об'єм в порівнянні з металевими. Це пов'язано з тим, що на відміну від металевих ванн, де обігрів проводиться через їх стінки, в керамічній ванні обігрів здійснюється через дзеркало розплаву, що приводить до збільшення її об'єму. Відомий пристрій для нанесення захисного покриття на протяжні металеві вироби, що містить ванну з нагрівальними елементами і з прохідним отвором, розташованим в дні ванни, МГД-затвор, розташований під прохідним отвором, з патрубком, частково введеним всередину ванни через прохідний отвір. МГД-затвор виконаний у вигляді двох L-подібних магнітопроводів з обмоткою однофазного струму у вигляді плоских котушок, розташованих на вертикальних стрижнях магнітопроводу [СРСР, авторське свідоцтво SU 1492759, опубл. 15.03.1994]. До недоліків цього пристрою відноситься його складність внаслідок використання МГДзатвора. Відомо пристрій для нанесення металевих покриттів на протяжні вироби, що включає ванну з розплавом і камеру нанесення покриття [Франція, заявка на винахід FR 7516981, опубл. 1975 p.]. Камера нанесення покриття в цьому пристрої має вхідний і вихідний канали, через які здійснюється переміщення виробу при нанесенні покриття. За допомогою насоса розплав переміщується з ванни в камеру нанесення покриття. Заповнення камери здійснюється таким чином, що рівень розплаву в камері встановлюється вище вхідного і вихідного каналів. При цьому розплав вільно витікає з камери у ванну, проте кількість розплаву, що повертається в камеру, дещо більше витікаючого з вхідного і вихідного каналів у ванну. Це дозволяє підтримувати рівень розплаву в камері нанесення покриття вище вхідного і вихідного каналів. Недоліком цієї установки є те, що подача розплаву з ванни в камеру здійснюється за допомогою заглибного насоса, що значно знижує показники надійності, які пред'являються до промислового устаткування. Безперервна циркуляція розплаву приводить до швидкого зношування каналів, а сам розплав забруднюється матеріалами, з яких виготовлені канали, що приводить до погіршення умов формування покриття, а, отже, до зниження його якості. При цьому використання алюмінієвого розплаву достатньо проблематично із-за його високої агресивності. Найбільш близьким за технічною суттю аналогом пропонованого пристрою є пристрій для обробки поверхні виробу, зокрема, для нанесення покриття, яке містить ванну з розплавом металу (сплаву) і розташовану над ванною камеру нанесення покриття з вхідним і вихідним отворами і забірним вертикальним каналом, зануреним в розплав, що знаходиться у ванні. Для підйому розплаву з ванни по вертикальному каналу в камеру нанесення покриття створюють надмірний тиск у ванні і розрідження в камері нанесення покриття. Перепад тиску в порожнинах над поверхнею розплаву камери і над поверхнею розплаву у ванні такий, що рівень розплаву розташовується вище вхідного і вихідного отворів камери. Створення розрідження в камері нанесення покриття виконує одночасно і іншу роль, а саме служить для запобігання витіканню розплаву з камери для нанесення покриття. При цьому повинна бути дотриманою наступна умова: Рат> Рі+Рмхт., де Рат - атмосферний тиск; Рі - тиск в камері нанесення покриття; Рм.ст - тиск стовпа розплаву над нижньою твірною каналу. 1 UA 111240 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Різницю тиску А=Рат - (Рі+Рм.ст.) в процесі нанесення покриття підтримують на постійному рівні для виключення витікання розплаву і виключення прориву атмосферного повітря в камеру через вхідний і вихідний канали камери. До недоліків даного пристрою відноситься те, що у камери нанесення покриття забірний канал, занурений в розплав ванни, розташований вертикально, що передбачає розміщення камери нанесення безпосередньо над ванною з розплавом. Таке взаємне розташування камери нанесення покриття і ванни, з'єднаних вертикальним каналом, по-перше, ускладнює технічне обслуговування пристрою і не забезпечує його безпечну експлуатацію, оскільки виконання робіт по заправці дроту, усуненню будь-яких неполадок завжди відбуватиметься в зоні високої температури, а вимушене використання охолоджуючих контурів тільки збільшує ризики виникнення нештатних ситуацій; по-друге, вимагає періодичної зупинки лінії для нанесення покриття, до складу якої входить заявлений пристрій для нанесення покриття, внаслідок того, що компенсація розплаву, що витрачається, додаванням у ванну можлива тільки після повного зливу розплаву з камери нанесення покриття, в результаті знижується продуктивність і підвищуються енерговитрати. Дозавантаження ванни без зупинки роботи пристрою і без зняття надмірного тиску у ванні неможливо, оскільки при відкритті ванни надмірний тиск витіснятиме розплав, що знаходиться у ванні вище рівня його кришки, що неприпустимо. Завданням, яке вирішується винаходом, є досягнення безпеки, зручності при експлуатації і спрощення технічного обслуговування пристрою, як при експлуатації, так і при дозавантаженні ванни з розплавом, зниження енерговитрат і підвищення продуктивності роботи пристрою. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що пристрій для нанесення покриття на протяжний виріб, що включає ванну з розплавом і камеру нанесення покриття з вхідним і вихідним каналами; з забірним каналом, зануреним у ванну з розплавом, причому камера нанесення покриття і ванна з розплавом розміщені поряд одна з одною і з'єднані забірним похилим каналом, зануреним в розплав ванни з утворенням сполучених посудин. Камера нанесення покриття і ванна з розплавом забезпечені засобами для створення усередині них над дзеркалом розплаву відповідно розрідження і надмірного тиску, при цьому, ванна з розплавом забезпечена каналом-живильником для завантаження через нього розплаву, що витрачається, або металу в твердому стані. Канал-живильник для додаткового підвищення безпеки дозавантаження виконаний у вигляді розширюваного догори каналу, що виходить на верхню частину ванни з розплавом. Технічний результат, що досягається при використанні винаходу, полягає в підвищенні зручності і безпеки при експлуатації, спрощенні технічного обслуговування пристрою, забезпеченні безперервної роботи пристрою без зупинок на дозавантаження ванни, забезпеченні безпеки при дозавантаженні ванни з розплавом, а також в зниженні енерговитрат і підвищенні продуктивності роботи пристрою. Досягнення технічного результату обумовлене істотними ознаками, якими охарактеризований пристрій. Розташування камери нанесення покриття поряд з ванною з розплавом полегшує доступ до камери нанесення покриття і устаткування, що забезпечує її працездатність (система контролю температури, датчик тиску, датчик рівня розплаву, газові ножі для видалення надлишків розплаву і так далі). Одночасно ця ознака дозволяє понизити енерговитрати на підйом розплаву з ванни в камеру нанесення покриття, оскільки розташування камери нанесення і ванни з розплавом таке, що вони утворюють сполучені посудин, дозволяє помітно зменшити величину надмірного тиску, що створюється над рівнем розплаву у ванні. Розташування ванни з розплавом поряд з камерою нанесення покриття дозволяє забезпечити дозавантаження ванни (для компенсації розплаву, що витрачається) без зупинки технологічного процесу нанесення покриття, що додатково знижує енерговитрати на нагрів розплаву у ванні (немає теплових втрат, які могли виникнути при зупинці пристрою і відкритті кришки). Для дозавантаження ванни вона забезпечена каналом-живильником, зануреним в розплав ванни нижче його рівня, що дозволяє, відкривши кришку каналу-живильника, завантажувати додаткові порції розплаву або металу (сплаву) в твердому стані безпосередньо в розплав, що знаходиться у ванні без зупинки роботи пристрою. При цьому забезпечується безпека роботи, оскільки надмірний тиск, що створюється над дзеркалом розплаву у ванні, за рахунок різниці з атмосферним тиском витіснятиме розплав вгору по каналу-живильнику, але не вище, ніж рівень розплаву в камері нанесення покриття, в якій тиск нижче за атмосферний. Тим самим виключається викид розплаву за межі каналу-живильника, що додатково гарантується формою канала-живильника, який розширюється догори. Винахід пояснюється кресленнями, на яких зображено: На фіг. 1 - схематичне зображення пристрою для нанесення покриття на протяжний виріб. На фіг. 2 - розріз А- А з фіг. 1. 2 UA 111240 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Пристрій для нанесення покриття на протяжний виріб, наприклад, на сталевий дріт, складається з ванни з розплавом 1, що представляє собою електричну піч для плавлення і витримки розплаву при заданій температурі і розташованої поряд з нею камери нанесення покриттів 2. Камера нанесення 2 оснащена похилим каналом 3, що сполучає камеру нанесення покриття 2 з ванною з розплавом 1, та вхідним 4 і вихідним 5 каналами, виконаними в бічних стінках камери нанесення покриття 2 і розташованими, наприклад, горизонтально. У робочому положенні ванна з розплавом 1, камера нанесення покриття 2 і похилий канал герметизовані, що виключає контакт розплаву із зовнішньою атмосферою. Похилий канал 3 у верхній частині відкритий у внутрішню частину камери нанесення покриття 2 через отвір в днищі або через отвір в бічній стінці поблизу днища, а нижня частина похилого каналу 3 сполучена з порожниною ванни з розплавом 1 нижче мінімально можливого рівня розплаву, при цьому похилий канал 3 виконаний так, що виключено сполучення повітряної порожнини над рівнем розплаву у ванні 1 з камерою нанесення 2. По похилому каналу 3 розплав має можливість переміщатися з ванни з розплавом 1 і заповнювати камеру нанесення покриття 2 до заданого рівня. Через горизонтальні канали, вхідний 4 і вихідний 5, здійснюється переміщення дроту або іншого довгомірного виробу через розплав в камері нанесення покриття 2 для формування покриття на дроті. Верхня знімна кришка камери нанесення покриття 2 оснащена, зокрема, датчиками контролю рівня розплаву, датчиком тиску, датчиком температури, засобом створення розрідження. На верхню знімну кришку камери 2 встановлені, зокрема, датчик рівня розплаву, манометр та відвідний канал з відвідним патрубком, з'єднаним з вакуумним насосом, що створює розрідження, розрідження можна також створювати ежектором. Відвідний патрубок може бути, при необхідності, змонтований на стінці камери нанесення 2. Обслуговування датчиків і устаткування, розташованих на камері нанесення покриття, можливо у будь-який час і не викликає ускладнень за рахунок винесення камери нанесення 2 убік від ванни з розплавом 1. Кришка ванни з розплавом 1 (або стінка ванни у верхній її частині) мають підвідний канал і підвідний патрубок, з'єднаний з компресором, що створює надмірний тиск у ванні з розплавом. Як відвідний, так і підвідний канали розташовані в зоні повітряної порожнини над рівнем розплаву, переважно в кришці ванни і кришці камери. Спочатку розплав у ванні 1 і камері нанесення покриття 2 розташовується на одному рівні за рахунок того, що розташовані поряд ванна з розплавом 1 і камера нанесення 2, з'єднані похилим каналом З, утворюють сполучені посудини. У камері нанесення покриття 2 цей рівень розташовується нижче за осі вхідного 4 і вихідного 5 каналів. В процесі роботи пристрою підйом рівня розплаву в камері нанесення покриття 2 в порівнянні з рівнем у ванні з розплавом 1 проводиться за рахунок створення різниці тиску у ванні 1 і камері 2. Рівень розплаву в камері нанесення покриття 2 в процесі роботи пристрою утримується вище осі каналів 4, 5, по яких проходить дріт. При створенні надмірного тиску у ванні з розплавом 1 і розрідження в камері нанесення 2 додаткова порція розплаву піднімається по похилому каналу З з ванни 1 в камеру 2 і рівень розплаву в камері нанесення 2 встановлюється вище вхідного і вихідного каналів. При дотриманні умови Рат  Рі+Рм.ст., де Рат - атмосферний тиск; Ρ1 - тиск в камері нанесення покриття; Рм.ст. - металостатичний тиск розплаву над рівнем вхідного і вихідного каналів камери нанесення покриття, розплав при встановленні вище рівня вхідного і вихідного каналів, не витікає назовні через отвори в них. Пристрій для нанесення покриття має засіб регулювання рівня розплаву в камері нанесення покриття 2. Розплав в камері нанесення 2 постійно витрачається, і рівень розплаву прагне знизитися. При зниженні рівня розплаву різниця атмосферного тиску і тиску в камері нанесення 2 збільшується (за рахунок зменшення Рм.ст.), що може привести до прориву повітря (повітряних пузирів) через вхідний або вихідний канал камери 2 всередину камери. Це може порушити процес нанесення покриття і привести до дефектів покриття на виробі. Крім того, наявність повітряних пузирів в розплаві викличе його забруднення оксидними включеннями, що погіршує умови формування покриття і приводить до появи дефектів покриття. Для регулювання рівня розплаву в камері нанесення 2 можна використовувати будь-яку відповідну відому систему. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 60 1. Пристрій для нанесення покриття на протяжний виріб, що включає ванну з розплавом і камеру нанесення покриття з вхідним і вихідним каналами та із забірним каналом, зануреним у 3 UA 111240 C2 5 10 ванну з розплавом, причому камера нанесення покриття і ванна з розплавом забезпечені засобами для створення усередині них над дзеркалом розплаву відповідно розрідження і надмірного тиску, який відрізняється тим, що ванна з розплавом і камера нанесення покриття розміщені поряд одна з одною і з’єднані забірним похилим каналом з утворенням сполучених посудин, при цьому ванна з розплавом забезпечена каналом-живильником для завантаження через нього розплаву або металу в твердому стані, а вхідний і вихідний канали камери нанесення покриття розташовані в її бічних стінках горизонтально для забезпечення можливості горизонтального переміщення протяжного виробу. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що канал-живильник виконаний у вигляді розширюваного догори каналу, що виходить на верхню частину ванни з розплавом. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4