» » Ванна цинкования труб
10.02.2017

Ванна цинкования относится к основному оборудованию установок горячего цинкования труб и их технико-экономические показатели во многом определяются сроком службы ванны.
Известно, что в процессе цинкования металл стенок ванны взаимодействует с расплавленным цинком, в результате чего происходит их разрушение и выход ванны из строя.
Скорость взаимодействия между жидким цинком и сталью в наибольшей степени зависит от температуры, состава и структуры стали, из которой изготовлена ванна, а также от состава расплава цинка.
Большое влияние на стойкость ванн цинкования оказывает температурный режим цинкования.
Поскольку максимальное растворение стали в жидком цинке происходит при 490—520 °С, этих температур для цинкования следует избегать, учитывая, что при этом увеличивается образование гартцинка и ухудшается качество цинкового покрытия.
Обычно ванны для цинкования труб изготовляют из листовой (толщиной 40—60 мм) низкоуглеродистой стали. Наибольшее распространение для изготовления ванн цинкования получила низкоуглеродистая сталь 08кп. Состав этой стали: 0,05—0,11 %С; 0,50% Mn; <0,03% Si; <0,04 %Р; <0,04 %S; <0,1 %Сr; <0,25 % Ni.
Из элементов, входящих в состав этой стали, наиболее отрицательное влияние на ее стойкость в жидком цинке оказывает кремний. При содержании в стали 0,05—0,15% Si значительно увеличивается скорость растворения стали в жидком цинке даже при оптимальных температурах цинкования (450—460°С) и ванна цинковании может выйти из строя в течение нескольких недель.
Повышение содержания углерода в стали также увеличивает скорость ее растворения в жидком цинке, однако действие углерода слабее, чем кремния и проявляется только при содержании углерода более 0,25 %.
Сталь для ванн цинкования должна иметь гомогенную структуру. Стальные листы, идущие па изготовление ванн, должны не иметь дефектов (например, расслоения, трещин, пузырей) и подвергаться тщательному дефектоскопическому контролю.
Ванны для цинкования труб чаще всего бывают прямоугольной формы. Изготовляют их, в основном, путем сварки листов. Процесс сварки является ответственной операцией. Некачественная сварка (наличие непроваров, различных включений или пузырей в сварочном шве) может стать причиной быстрого выхода ванны из строя. Электроды для сварки не должны содержать большого количества кремния и других элементов, ускоряющих реакцию между сталью и расплавленным цинком.
Ванны цинкования рекомендуется изготовлять с минимальным числом швов, качество которых необходимо проверять ультразвуковым методом. В этом отношении наиболее предпочтительными являются ванны не прямоугольной формы, а с закругленными торцевыми стенками. Для повышения надежности ванну после изготовления подвергают отжигу для снятия напряжений.
Для уменьшения избыточного давления цинка на стенки и дно ванны и исключения ее деформации (выпучивания) рекомендуется использовать ванны глубиной не более 2 м и применять специальные упругие опоры (фиксаторы) с наружными пакетами тарельчатых пружин, на которые должны опираться боковые стенки ванны (рис. 88). Обычно такие опоры монтируются после установки ванны на уровне одной трети ее высоты. Их можно отрегулировать после длительной эксплуатации и износа стенок ванны. При замене ванны опоры оттягиваются и не препятствуют ее демонтажу. Целесообразность использования таких опор подтверждается многолетним опытом их эксплуатации на ваннах большой емкости.
Ванна цинкования труб

Заслуживает внимания опыт изготовления ванн цинкования в ФРГ. В настоящее время в ФРГ ванны цинкования емкостью до 560—570 т цинка изготовляют из коррозионно-стойком кипящем котельном стали с низким содержанием кремния и углерода, имеющей следующий заданный состав: <0,07% С; 0,3% Mn; 0,0)5% Р; 0,02% S, следы кремния.
Фирма «В. Пилинг» (ФРГ) изготовляет ванны цинкования любых принятых форм и размеров для цинкования труб, полосы, проволоки. Для этого используются специальные котельные плиты из кипящей низкоуглеродистой стали, не содержащей кремния и алюминия. Фирма поставляет ванны цинкования длиной от 8 до 10 м.
Износ стенок ванн горячего цинкования происходит неравномерно по всей их поверхности. Преждевременное разрушение ванны может происходить в результате изъязвления в ее стенках. Причиной язвенной коррозии является местный перегрев стенок, вызываемый чрезмерно большой подачей тепла на отдельные участки ванны из-за несовершенной системы нагрева. Активное перемешивание цинка, вызываемое шпеками машины цинкования и перемещающимися в расплаве трубами, способствует местному разрушению стенок ванны. В случае возникновения язвенной коррозии ванна цинкования может выйти из строя через 2—3 мес, а иногда и раньше.
Избежать язвенного разрушения стенок ванны можно прежде всего путем их равномерного обогрева. С этой целью необходимо применять радиационный обогрей ванн. В печах с радиационным обогревом продукты сгорания попадают на стенки ванны лишь после того, как они отдали значительную часть тепла печной кладке. При радиационном обогреве ванны значительно уменьшается тепловая инерционность, сокращается объем работ при замене ванн Я увеличивается срок службы кладки печи.
Следует иметь в виду, что и при равномерном обогреве стенок ванны происходит их растворение. Однако в этом случае износ стенок ванны относительно равномерный и ванна, изготовленная из листовой стали толщиной 50 мм, может прослужить достаточно длительный срок.
Практический опыт показывает, что наибольший износ стенок ванны происходит не в области расположения горелок, а в верхней части ванны. Именно в этой зоне происходит максимальная теплопередача из-за необходимости нагрева поступающих на цинкование труб и компенсации тепловых потерь от излучения зеркала ванны. Если баланс подвода и отбора тепла нарушается, то расплав цинка в этой зоне ванны достигает температуры 490—520 °C, т. е. значений, при которых происходит максимальная скорость растворения стали. В связи с этим необходимо кладку печи цинкования в зоне зеркала ванны выполнять таким образом, чтобы исключить ее перегрев.
Для обеспечения длительной работы ванны цинкования необходимо строго соблюдать допустимую тепловую нагрузку на стенки ванны, которая определяется в каждом конкретном случае объемом ванны (массой расплава цинка) и ее производительностью в 1 ч. Следует помнить, что соотношение массы цинкуемого металла к массе цинка в панне должно составлять примерно 1:20/1:26.
Необходимо добиваться ритмичной работы ванны цинкования и избегать пиковых тепловых нагрузок.
Важным резервом улучшения работы ванны цинкования, увеличения ее срока службы является повышение температуры труб перед погружением их в расплав цинка. Ho при использовании «сухого» способа цинкования труб это возможно лишь при использовании термостойкого флюса.
Более ритмичная работа ванны и лучшие условия цинкования могут быть достигнуты при изменении системы пополнения цинка для компенсации его расхода на цинкование. Перспективным является использование для восполнения металла в ванне не чушкового, а расплавленного цинка.
Важной практической операцией на участках цинкования является перелив расплава цинка.
Известно, что в процессе эксплуатации на стенках ванны цинкования, соприкасающихся с жидким цинком, образуется слон железоцинковых соединений. При образовании слоя железоцинкового сплава скорость растворения стенок ванны снижается. При освобождении ванны от жидкого цинка слой железоцинкового сплава, остывая, скалывается со стенок, а когда ванну снова заполняют цинком — вновь быстро образуется. Таким образом, каждый перелив цинка способствует утонению стенок ванны, которое может достигать 1—2 мм. В связи с этим переливы цинка желательно проводить лишь в необходимых случаях, связанных, например, с заменой ванны или ее элементов.