Регион:

Технология запуска ванн расплава в работу


На жизнь ванны оказывает заметное влияние также и способ загрузки ванны при ее первичном пуске или после временной остановки, связанной с ремонтом. Хотя отдельные части ванны перед их сваркой в единое целое специальными способами освобождаются от остаточных напряжений, последние все же возникают как в процессе сварки, так и в процессе пуска ванны в эксплуатацию. При этом разработана специальная технология пуска ванны, которой необходимо неукоснительно придерживаться. Установленная в рабочее гнездо ванна заполняется чушками цинка так, как указано на рис. 8.23 или 8.24. Обязательным условием является создание между чушками цинка специальных пустот, что обусловлено процессами расширения чушек цинка с повышением температуры. В центре ванны пустоты фиксируются с помощью специальных деревянных стоек, чтобы не произошло преждевременного обвала конструкции при расплавлении части чушек.

Схема загрузки чушек цинка в ванну перед ее запуском

Рис. 8.23. Схема загрузки чушек цинка в ванну перед ее запуском.

Cхема загрузки чушек цинка в ванне

Рис. 8.24. Другая схема загрузки чушек цинка в ванне

Другим условием является очень медленное нагревание ванны (не выше 30°С в сутки). Таким образом, время разогрева ванны должно быть никак не менее двух недель. Схема разогрева ванны иллюстрируется рисунком 8.25.

Третьим условием является использование при первичной загрузке только чистого цинка с содержанием основного металла не менее Ц1. Объяснение этому условию достаточно простое. Поверхность металла ванны содержит большое количество поверхностных микротрещин. Эти микротрещины не оказывают влияния на механические свойства металла, однако в первый момент времени контакта с расплавленным металлом поверхность (в том числе и внутренняя поверхность микротрещин) покрывается железо-цинковым сплавом. Удельная плотность железо-цинкового сплава является достаточно большой и не приводит к существенному  раскрытию микротрещин, что иллюстрируется рисунком 8.26. В то же время наличие свинца в расплаве (например, при использовании цинка марки Ц2 (или хуже по качеству), Prime Western или Z5) при запуске абсолютно свежей ванны (то есть без наличия железо-цинкового сплава на ее внутренней поверхности) приводит к совершенно иным результатам (рис. 8.27): из-за высокого удельного объема образующегося сплава происходит раскрытие микротрещин со значительно большей скоростью, то есть в первые месяцы работы такой ванны слой сплава проникает в тело ванны на заметно большее расстояние, чем при использовании цинка без заметного количества примесей.

 Схема изменения температуры цинковой ванны во время ее запуска в работу

Рис. 8.25. Схема изменения температуры цинковой ванны во время ее запуска в работу.

Характер проникновения чистого цинка внутрь поверхности цинковой ванны

Рис. 8.26. Характер проникновения чистого цинка внутрь поверхности цинковой ванны.

Уровень проникновения жидкого химически загрязненного цинка в поверхность стальной ванны

Рис. 8.27. Уровень проникновения жидкого химически загрязненного цинка в поверхность стальной ванны.

Использование ванны с расплавом, что делать с гартцинком

Аккуратное использование ванны с расплавом (то есть с использованием разрешенных интенсивностей переноса тепла, при своевременной очистке бортов от рыхлого гартцинка) практически гарантирует длительную технологическую жизнь ванны – то есть до плановой ее замены. Однако возможно и непредвиденное образование язвенной коррозии на ее внутренней поверхности при сохранении достаточной толщины стенок. Поскольку в этом случае возможно решение проблемы без извлечения ванны, то есть откачка цинка, быстрый ремонт поврежденной поверхности и вторичный запуск ванны, фирма "Пиллинг" предлагает брать в аренду специально разработанные ею термоса, куда сливается значительная часть жидкого цинка и выдерживается в них в жидком состоянии все то время, которое потребно для ремонта ванны. В этом случае схема размещения чушкового цинка может быть изменена на схему, изображенную на рис. 8.28, а недостающий цинк вылит из термосов в то время, когда цинковые чушки начнут плавиться.

Вместе с тем имеются факторы, которые, являясь следствиями недостаточно правильной эксплуатации ванны, заметно укорачивают ее жизнь. Выше мы уже отмечали, что при интенсивном теплопереносе, превышающем некоторый критический, температура на границе металл-сплав может подняться до критического значения – 490°С. Именно с этой температуры  начинается  быстрое  растворение  стенки. А поскольку первоначально достижение критической температуры происходит не на всей поверхности стенки, а в какой-то ограниченной точке, то и быстрое растворение происходит тоже на ограниченной поверхности, в результате получаются язвы на внутренней поверхности. Схема роста такой язвы показана на рис. 8.30. Из этого рисунка видно, что градиент температуры на стенке оказывает основное влияние на направление роста язвы – она растет не только в глубину, но и в значительной степени в ширину, значительно ослабляя металл на большой поверхности.

Источником образования язвы может быть не только локальный перегрев поверхности. Посмотрим на схему движения цинкового расплава в ванне (рис. 8.31). Нагревающиеся слои металла у стенок, будучи более легкими вследствие более высокой собственной температуры, поднимаются вверх, а на их место поступают более холодные слои из центра  ванны. Расплав содержит мелкие частички гартцинка, образующиеся вследствие растворения поверхностного слоя металлоконструкций. Эти частички постепенно коагулируют при столкновениях между собой и оседают в тех местах, где скорость потока наименьшая – основная часть оседает на межфазной границе "цинк-свинец", но заметная часть – на стенках ванны ближе к поверхности расплава. Если не чистить периодически стенки ванны от налипших частиц гартцинка, то будет наблюдаться следующая ситуация: наведенный градиент температуры сдвинется в сторону расплава (поскольку смена нагретого у стенки расплава будет ограничиваться налипшими частицами гартцинка), и будет создана ситуация, аналогичная изображенной на рис. 8.30. Именно поэтому необходимо обращать особо пристальное внимание на тщательное обследование стенок ванны изнутри и не менее тщательно удалять приставший к стенкам ванны гартцинк. Необходим также периодический интенсивный барботаж расплава цинка либо инертным газом, либо продуктами сгорания газов, выделяющихся при опускании в расплав чурок из лиственных пород дерева или картофеля. Последнее мероприятие способствует более быстрой коагуляции мелких частиц гартцинка и оседанию их не на стенки ванны, а на слой свинца на дне ванны.

 Схема частичной загрузки ванны после поддерживающего ремонта с использованием жидкого цинка в термосах

Рис. 8.28. Схема частичной загрузки ванны после поддерживающего ремонта с использованием жидкого цинка в термосах.

Распределение скорости коррозии

Рис. 8.29. Распределение скорости коррозии (уменьшения толщины стенки ванны со временем) по высоте ванны после 5 лет ее эксплуатации.

Схема развития	язвы на поверхности ванны

Рис. 8.30. Схема развития язвы на поверхности ванны

Характер движения потоков расплавленного цинка в ванне при ее работе

Рис. 8.31. Характер движения потоков расплавленного цинка в ванне при ее работе.

Пример типичной эрозионной язвы на боковой стенке ванны расплава

Рис. 8.32. Пример типичной эрозионной язвы на боковой стенке ванны расплава.

Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

comments powered by HyperComments