C23G1 / 14 - в лужних розчинах
Власники патенту RU 2276203:
Республіканське унітарне підприємство "Білоруський МЕТАЛУРГІЙНИЙ ЗАВОД" (BY)
Винахід відноситься до металургійного виробництва, зокрема до області обробки дроту і виготовлення виробів з неї, а також до способів очищення поверхні сталевого дроту, наприклад, перед нанесенням металевих покриттів. Спосіб включає нагрів дроту в розплаві і її охолодження, при цьому операцію охолодження дроту проводять у лужному розчині при температурі дроту на вході в лужний розчин вище температури кипіння цього розчину. Технічний результат: розширення технічних можливостей, здешевлення очищення поверхні дроту, поліпшення умов праці при видаленні з поверхні сталевого дроту забруднень у вигляді залишків волочильний мастила і оксидів заліза. 7 з.п. ф-ли, 2 табл.
Винахід відноситься до металургійного виробництва, зокрема до області обробки дроту і виготовлення виробів з неї, а точніше до способів очищення поверхні сталевого дроту, наприклад, перед нанесенням металевих покриттів.
Відомі способи очищення поверхні дроту, наприклад, перед нанесенням металевих покриттів, які використовують методи знежирення і травлення в розчинах. Для підвищення швидкості процесу широко використовуються електрохімічні методи [1]. Катодне відновлення водню і (або) анодне розчинення металу, а також виділення кисню сприяють механічному відриву забруднень з поверхні заготовки.
Недоліки технології - наводоражіваніе дроту, підвищені втрати металу внаслідок електрохімічного розчинення і додаткової витрати електроенергії на проведення процесу. Катодне травлення в кислоті супроводжується захопленням її дрібних крапель виділяється воднем і, як наслідок, забрудненням повітря.
Як прототип обраний спосіб очищення поверхні, що включає знежирення в розплаві свинцю або лугу з подальшим охолодженням і промиванням у водному ванні [2].
Недоліки прототипу в тому, що розплав свинцю з точки зору знежирення неефективний, тому вихідну заготовку простягають мокрим волочінням. Це обмежує технічні можливості, так як мокре волочіння прийнятно тільки для дроту великих діаметрів. У варіанті розплаву лугу - низька економічність очищення внаслідок виносу і випаровування розплаву з погіршенням умов праці.
Після нагріву сталева поверхня легко окислюється, що ускладнює подальшу підготовку дроту до нанесення покриття.
Завдання, яке вирішується винаходом, полягає в розширенні технічних можливостей і здешевлення очищення поверхні дроту, поліпшенні умов праці.
Технічний результат, що отримується при використанні винаходу, полягає у видаленні з поверхні сталевого дроту забруднень у вигляді залишків волочильний мастила і оксидів заліза.
Рішення поставленого завдання досягається тим, що спосіб очищення поверхні сталевого дроту, включає її нагрівання в розплаві і охолодження, причому операцію охолодження дроту виробляють в лужному розчині при температурі дроту на вході в лужний розчин вище температури кипіння цього розчину.
Нагрівання дроту здійснюється у ванні з розплавом свинцю, і / або лугу, і / або солей. Температуру розплаву підтримують в інтервалі 300-650 # x000B0; С. Концентрація лугу в розчині для охолодження і очищення дроту становить від 30 до 600 г / дм 3 при температурі розчину 20-90 # x000B0; С.
Швидкість руху дроту при обробці становить від 30 до 500 м / хв. Дріт після лужного розчину можуть піддавати промивці і труїть. Травлення проводять хімічним способом в кислому середовищі або електрохімічним способом в кислому або нейтральному розчині.
Відмінність заявленого рішення від прототипу в тому, що нагрів дроту здійснюють у ванні з розплавом свинцю, і / або лугу, і / або солей.
Температура розплаву становить 300-650 # x000B0; С. Концентрація лугу в розчині для охолодження і очищення дроту становить від 30 до 600 г / дм 3. Температура лужного розчину 20-90 # x000B0; С.
Швидкість руху дроту від 30 до 500 м / хв. Дріт після лужного розчину можуть піддавати промивці і труїть хімічним способом в кислому середовищі або електрохімічним способом в кислому або нейтральному розчині.
При обробці гарячою сталевого дроту в лужному розчині з її з поверхні крім залишків волочильний мастила віддаляються і оксиди заліза.
Закис заліза розчинна в гарячому лужному розчині, однак оксиди, що містять тривалентне залізо, реагують лише при високій температурі, наприклад, в момент занурення гарячої дроту в лужний розчин.
Процес лужної очистки супроводжується накопиченням в робочому розчині гідроксидів заліза. Як випливає з рівняння реакції, луг в процесі очищення бере участь в утворенні лише проміжних продуктів реакції, і витрачається тільки на винос в промивання.
Порівняння з технологією, яка передбачає охолодження дроту водою після нагрівання, проводилося при підготовці поверхні до нанесення бронзового покриття. Послідовність технологічних операцій:
1) Розплав свинцю або лугу або солей Т = 440 # x000B0; С;
2) Розчин лужної очистки (концентрація NaOH = 160 г / дм 3. T = 60 # x000B0; C) температура дроту на вході в розчин становить близько 400 # x000B0; С при температурі кипіння розчину близько 170 # x000B0; С, відстань від свинцевої ванни 3 м, в контрольному варіанті - замість лужного розчину - промивка водою
3) Промивання водою
4) Хімічне сірчанокисле травлення (довжина ванни 1,4 м, концентрація Н2 SO4 = 350 г / дм 3. Т = 40 # x000B0; С);
5) Промивання водою PW;
6) Бронзування (хімічне осадження покриття);
Для порівняння лужне очищення з попереднім охолодженням дроту водою після ванни з розплавом. Швидкість дроту 120 м / хв. Зовнішній вигляд бронзового покриття, одержуваного хімічним осадженням міді та олова з розчину солей, залежить від якості попереднього очищення поверхні заготовки.
Порівняння ефективності очищення дроту при різній послідовності технологічних операцій наведено в таблиці 1.
Таблиця 1
Ефективності очищення при різних способах охолодження дроту після нагрівання в розплаві
Послідовність операцій між ванною з розплавом і сірчанокислим травленням
Колір сталевого дроту після ванни лужної очистки
Зовнішній вигляд бронзового покриття
Темне з плямами
Збільшення концентрації NaOH з 100 до 160-220 г / дм 3 покращує якість лужної очистки дроту. З підвищенням температури розплаву до 570-580 # x000B0; С подальша лужне очищення не може видалити зростання кількості оксидів заліза з поверхні дроту.
Прикладом використання технології є підготовка поверхні холоднотянутой заготовки до нанесення бронзового покриття при виготовленні дроту для бортових кілець шин.
Ряд промислових агрегатів з виробництва бронзовані дроту для бортових кілець шин включає в себе наступні основні технологічні операції підготовки поверхні дроту до нанесення покриття:
- розплав свинцю або лугу або солей;
- охолодження дроту водою;
- ванна електрохімічного лужного знежирення;
- ванна хімічного кислотного травлення або електрохімічного травлення в кислому або нейтральному розчині;
- бронзірованіе (нанесення покриття).
При заміні охолодження дроту водою після термічного відпустки хімічної лужної очищенням відпадає необхідність в електрохімічному знежирення. Послідовність технологічних операцій:
- розплав свинцю або лугу або солей;
- хімічна лужне очищення з охолодженням дроту;
- ванна хімічного кислотного травлення або електрохімічного травлення в кислому або нейтральному розчині;
- бронзірованіе (нанесення покриття).
У запропонованій технології знижується навантаження на ванни травлення, так як оксиди заліза, що утворюються після обробки дроту в розплаві, видаляються в процесі її охолодження в розчині лужної очистки.
Зниження навантаження на ванни травлення збільшує тривалість роботи травильного розчину, знижує витрати на його регенерацію, покращує умови праці травильник. У варіанті з електрохімічним травленням - зменшення струмових навантажень, для хімічного - скорочення тривалості травлення. Лужний розчин нагрівається в процесі роботи за рахунок тепла дроту, отже, для його охолодження необхідні теплообмінники.
Оптимальні технологічні параметри лужної очистки при виробництві бортовий бронзовані дроту:
1. Температура розплаву 400-500 # x000B0; С. При більшій температурі значно зростає кількість оксидів на дроті і, як наслідок, знижується якість лужної очистки.
2. Концентрація NaOH 120-300 г / дм 3.
3. Швидкості обробки дроту від 40 до 200 м / хв і більше при довжині занурення дроту в лужний розчин 0,7-2 м.
4. Для підвищення ефективності очищення відстань між виходом дроту з розплаву до входу в розчин лугу повинно бути мінімальним, залежно від швидкості дроту складати 0,5-7 м.
Техніко-економічна ефективність винаходу:
- розширення технічних можливостей очищення, наприклад, можливість очищення сталевого дроту більшого діаметра після сухого волочіння;
- здешевлення технології очищення дроту перед нанесенням покриття;
- очищення поверхні дроту від оксидів заліза;
- поліпшення умов праці.
2. Красильников Л.А. Цинкування, лудіння і латунирование сталевого дроту - М. Металургія, 1967, 214 с. стр.96-97 (прототип).
1. Спосіб очищення поверхні сталевого дроту, що включає її нагрівання в розплаві і охолодження, що відрізняється тим, що операцію охолодження дроту виробляють в лужному розчині при температурі дроту на вході в лужний розчин вище температури кипіння цього розчину.
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що нагрівання дроту здійснюють у ванні з розплавом свинцю, і / або лугу, і / або солей.
3. Спосіб по одному з п.1 або 2, який відрізняється тим, що температуру розплаву підтримують в інтервалі 300-650 # x000B0; С.
4. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що концентрацію лугу в розчині для охолодження і очищення дроту забезпечують від 30 до 600 г / дм 3. а температуру розчину 20-90 # x000B0; С.
5. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що швидкість руху дроту при обробці становить від 30 до 500 м / хв.
6. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що дріт після лужного розчину піддають промивці і труїть.
7. Спосіб за п.6, що відрізняється тим, що травлення проводять хімічним способом в кислому середовищі.
8. Спосіб за п.6, що відрізняється тим, що травлення проводять електрохімічним способом в кислому або нейтральному розчині.