Хромирование жести

До 60-х годов прошлого века производители жести знали лишь один металл покрытия — олово. Оно вполне удовлетворяет высоким требованиям пищевой промышленности по многим характеристикам, включая высокие защитные свойства и нетоксичносгь покрытия. Как уже отмечалось выше, запасы олова невелики, а интенсивность его использования быстро истощала их. Одновременно росли и цены на олово. По данным работы, они с 1935 г. до 1985 г. увеличились в 10 раз. А сейчас, естественно, еще больше.

Это стало главными причинами, которые обусловили сначала стремление к снижению расхода олова за счет уменьшения толщины покрытия вплоть до 0,38 мм (при электролитическом лужении), а далее — к поиску его замены.

Этапы хромирования жести

Практически сразу было определено, что первым кандидатом на эту замену следует считать хром, поскольку он менее дефицитен и значительно дешевле олова. По твердости хром уступает только алмазу и корунду. При обычной температуре хром является очень стабильным материалом, на него не воздействуют вода и воздух, что объясняется образованием на его поверхности очень тонкой защитной пленки Сг2О2

Первые исследования по электролитическому нанесению хрома на черную жесть были начаты в 1953 г. сотрудниками ЦНИИЧермета и работниками завода «Запорожсталь». На начальном этапе работы хром наносили на одну из сторон полосы жести, с последующим лужением другой стороны. При этом •экономия олова достигала 50% по сравнению с обычным горячим лужением жести. На базе этого опыта был впервые в мире отработан процесс электролитического хромирования и в 1981-1982 г.г. на Лысьвенском металлургическом заводе были введены в действие два промышленных агрегата электролитического хромирования и лакирования жести. Новый вид продукции поступал для изготовления тары для консервов, а также в другие отрасли промышленности. Только после этого промышленное производство хромированной жести было освоено в США, Японии, Великобритании, Германии, Канаде и других странах.

В качестве стальной основы для производства хромированной жести используют рулонную черную жесть из низкоуглеродистой стали марок 08кп, 08пс, 10кп толщиной 0,18; 0,20; 0,22; 0,25; 0,28; 0,32 и 0,36 мм. Хромированную жесть изготавливают двух видов: хромированная промасленная и хромированная лакированная. В зависимости от состояния поверхности и качества покрытия каждый вид жести делят на два сорта *ХЛЖК — хромированная лакированная жесть консервная (первый сорт); ХЛЖР — хромированная лакированная жесть разная (второй сорт); ХЖК — хромированная промасленная жесть консервная (первый сорт); ХЖР — хромированная промасленная жесть разная (второй сорт). Хромированную жесть поставляют в рулонах с шириной полосы 712,836 и 1000 мм с внутренним диаметром 500±10 мм, массой до 5 т. По требованию потребителей поставки могут производиться в виде узких полос шириной 221,239,252, 300 и 321 мм, смотанных в рулоны массой до 1 т с обрезанными кромками после нанесения хромового и лакового покрытий и в листах с размерами, приведенными ниже, мм:

Ширина листов                                    Длина листов

712 ……………………………………..  512, 724, 743, 794, 820, 910

836 ……………………………………………….. 716,820

1000……………………………………………. 770, 820, 836

Толщина слоя электролитически осажденного хрома с каждой стороны составляет 0,020-0,050 мкм (1,4-3,5 мг/мм2) [65].

Описание технологического процесса и оборудования для производства электролитического хромирования жести дано нами на примере агрегатов, действующих на ОАО «АК Лысьвенский металлургический завод».

Подготовку полос черной жести производят на агрегате подготовки и укрупнения полосы, усовершенствованном по сравнению с АПП, показанном на рис.178. Последовательность операций на АПП (рис.184) такова.

Рулоны черной жести массой 5-6 т с помощью электромостового крана подают на загрузочное устройство, расположенное перпендикулярно к оси агрегата, вдоль оси разматывателя. На загрузочном устройстве против разматывателя размещают до трех рулонов. Подъем, подача и надевание рулонов на барабан разматывателя выполняются автоматически подъемно-передвижной тележкой 2, движущейся по рельсам. Привод тележки электрический, ее подъем производится с помощью гидравлического цилиндра.

Схема расположения основного оборудования реконструированного агрегата подготовки полосы

Рис. 184. Схема расположения основного оборудования реконструированного агрегата подготовки полосы:

1 — разматыватель; 2 — подъемно-передающая тележка; 3 — центрирующие ролики; 4 — установка измерения толщины полосы; 5 — ножницы резки концов полос с центрирующими роликами; 6 — сварочный аппарат; 7 — подающие ролики; 8 — обводной мост; 9 — направляющие ролики; 10 — моталка для смотки бракованных полос; И — подающие ролики; 12 — натяжные ролики; 13 — дисковые ножницы; 14 — гратосниматель; 15 — контрольный стол; 16 — гильотинные ножницы; 17—моталка для смотки подготовленных к нанесению покрытий полос; 18 — подъемно-передвижная тележка; 19 — моталка для смотки обрезанных кромок полосы в бун г

При размотке рулона передний конец полосы проходит через центрирующие ролики 3, установку измерения толщины полосы и поступает к гильотинным ножницам поперечной резки 5, на которых по сигналам, полученным от измерителей толщины полосы обрезается утолщенный передний конец полосы, после чего его сваривают с задним концом предыдущей полосы в сварочном агрегате точечной двухрядной электроконтактной сваркой внахлест. В случае появления на полосе (при ее прохождении через измеритель толщины) утолщенных участков или других дефектов, этот участок вырезают и с помощью подающих роликов 7 передают на обводной мост, а после направляющих роликов 9 — на моталку 10. Бездефектная полоса с помощью подающих 11 и натяжных 12 роликов проходит к дисковым ножницам, где производят обрезку кромок, а после них к гратоснимателю для снятия заусенцев, образовавшихся на кромках полосы после обрезки кромок. Обрезанные кромки полосы сматывают на моталке 19.

Дальше полоса проходит контрольный стол, укомплектованный приборами для непрерывного измерения толщины полосы, дефектоскопом для обнаружения дефектов в полосе и цифровым регистратором числа дефектов. Затем полоса поступает на моталку 17, При достижении заданной массы рулона полосу разрезают на гильотинных ножницах 16, сматывают в рулон и передают его с помощью подъемно-передвижной тележки 18 на разгрузочное устройство и далее — на склад рулонов перед агрегатом хромирования. Внутренний диаметр выходных рулонов 500 мм, наружный 1100-1800 мм, масса рулонов не более 15 т. Годными для хромирования считают рулоны жести, не имеющие заусенцев, зазубрин, других дефектов и отклонений по толщине полосы свыше заданной. Со склада рулоны поступают в агрегат хромирования и лакирования жести. Рабочая скорость движения полосы в агрегате 2-5 м/с.

Впервые в мировой практике в Советском Союзе для Лысьвенского металлургического завода было принято новое технологическое решение, заключающееся в том, что наряду с выпуском хромированной промасленной жести операцию и устройства для лакирования хромированной жести и сушки лака включили в поток агрегата непрерывного хромирования. Это решение вызвано следующими соображениями.

Электролитически хромированная и лакированная жесть является конечной, готовой продукцией, что отличает ее от электролитически луженой (белой) жести. Если тара, изготовленная из белой луженой жести для ряда нейтральных консервов, а также для некоторых непищевых сред может применяться без дополнительного лакового покрытия, то хромированную жесть без лакового покрытия не применяют.

Созданный и введенный в действие на Лысьвенском металлургическом заводе агрегат предназначен для двустороннего электролитического хромирования и последующего электростатического двустороннего лакирования или промасливания стальной холоднокатаной полосы толщиной 0,18-0,28 мм и шириной от 712 до 1000 мм. Общая длина агрегата около 175 м, максимальная высота 18,5 м, длина полосы, одновременно находящейся в агрегате, около 1000 м.

Поскольку агрегат сложен, то нами он представлен по трем основным участкам. Входная часть агрегата показана на рис.185.

Схема расположения основного оборудования входного участка агрегата хромирования и лакирования жести

Рис. 185. Схема расположения основного оборудования входного участка агрегата хромирования и лакирования жести: 1 — разматыватели; 2 — подъемно-передвижные тележки; 3 — центрирующие и тянущие ролики; 4 — гильотинные ножницы; 5 — ножницы поперечной резки с устройством для пробивки отверстий; 6 — сварочная машина; 7— манипуляционный механизм; 8 — первая тянущая станина; 9 — вертикальный накопитель полосы; 10 — центрирующие ролики; 11 — вторая тяну- п*ая станина; 12 — первые ванны электрохимического обезжиривания технологической части агрегата

Рулоны жести, прошедшие обработку в агрегате подготовки и укрупненные до массы 15 т, при помощи электромостового крана подают на загрузочные стеллажи, расположенные перпендикулярно к оси агрегата напротив каждого из двух разматывателей. С помощью подъемно-передвижных тележек рулоны подают к разматывателям и надевают на их барабаны. Привод тележки осуществляется от электромоторов постоянного тока, подъем — от гидравлических цилиндров, центрирование тележек с осью барабанов-разматывателей автоматическое.

Дальше полоса проходит через центрирующие ролики, с помощью которых происходит отгиб переднего конца полосы и заправка его в сдвоенные гильотинные ножницы с гидравлическим приводом, в которых производят обрезку передних и задних концов полос, поврежденных во время транспортировки. Ножницы оборудованы уборочным устройством для обрезанных концов.

Затем полосы поочередно поступают в гильотинные ножницы поперечной резки, оборудованные устройством дня пробивки контрольных отверстий размером 30×80 мм, служащих для правильного выполнения нахлестки перед сваркой полос, и устройством для подачи полосы в сварочную машину, в которой с помощью манипуляционного механизма осуществляется центрирование полос и автоматическая электросварка их многоточечным двухрядным швом.

После сварочной машины полоса проходит через первую тянущую станцию, которая во время работы агрегата протягиваетдолосу через входную часть агрегата, создавая натяжение полосы на этом участке.

Заканчивается входная часть агрегата накопителем полосы башенного типа. В верхней части башни ролики расположены на неподвижной раме, нижние ролики установлены на передвижной платформе, перемещающейся по направляющим. Когда платформа находится в крайнем нижнем положении, запас полосы максимален. Запас полосы в башне составляет 250 м, что обеспечивает непрерывную работу технологической части агрегата яри любых кратковременных остановках входной части. По выходе из башни-накопителя полоса проходит через центрирующие ролики на вторую тянущую станцию, которая осуществляет натяжение полосы и подачу ее в технологическую часть агрегата.

Технологическая часть (рис.186) агрегата, в свою очередь, подразделяется на три основных участка: подготовку поверхности черной жести перед нанесением покрытий (позиции 12-19), электроосаждение хромового и хроматного покрытий (позиции 21-29) и лакирование или промасливание хромированной полосы (позиции 30-42).

На первом участке происходит подготовка поверхности черной жести перед нанесением хромового и хроматного покрытий. Несмотря на то, что основная масса этих загрязнений удаляется в цехах холодной прокатки, в агрегатах электролитического обезжиривания и сгорает при отжиге, на поверхности жести, поступающей к агрегатам хромирования, загрязнения составляют около 10-40 мг/м2, главным образом они состоят из загрязнений, закатанных в микроуглублениях поверхности жести при дрессировке, и оксидов, образовавшихся на поверхности жести при термической обработке и от атмосферного воздействия при ее хранении. Удаление с поверхности стальной полосы жировых загрязнений осуществляется электрохимическим обезжириванием в двух электролизных ваннах, при вертикальном петлеобразном движении полосы, в водном растворе едкого натра (NaOH) — 10-20 г/л; тринатрийфосфата (NaP04) — 30—40 г/л и смачивателя (метасиликат натрия или жидкое натриевое стекло) — 4-10 г/л.

Температура электролита в процессе работы ванн поддерживается на уровне 80-90°С, плотность тока от 8 до 14 А/дм: (в зависимости от скорости движения полосы), время обезжиривания 2-3 с. Каждая ванна оборудована одним выпрямителем с напряжением до 25 В и силой тока 4500 А. Токопровод в ваннах осуществляется по биполярной схеме, то есть ток подводится только на электроды, установленные с двух сторон, на вертикальных участках полосы в каждой ванне. Поверхность полосы при проход® через ванну поочередно становится катодом или анодом. Электролитами служат четыре никелевые пластины в каждой ванне. Поддержание постоянной температуры и уровня растворов в ваннах осуществляется циркуляционной системой. Раствор непрерывно циркулирует между рабочими ваннами и питательным баком. Его подогревают паром или, при повышении температуры выше установленной, охлаждают холодной проточной водой.

5. Хромирование

Схема системы приготовления и циркуляции обезжиривающей раствора показана на рис.187. Обезжиривающий раствор из питательного бака (см. рис.186 — при помощи насосов через теплообменники 3 и 4 подается в нижнюю часть рабочих ванн, оттуда через переливные устройства, расположенные в верхней части ванн, сливается обратно в питательный бак. Благодаря этому всплывшая на поверхность грязь (масляные загрязнения) удаляется из ванны.

 

Приготовление нового электролита или корректировка работающего осуществляется также в питательном баке, для чего к нему подведена горячая вода и подаются концентрированные растворы NaOH (на рис.187 обозначено как КО,) и Na3P04 (на рис.187 — К02) из бачков-мерников.

Полосу после обезжиривания подвергают щеточно-моечной обработке с целью удаления с ее поверхности остатков жировых загрязнений и обезжиривающего раствора путем механической очистки вращающимися щетками с одновременной струйной промывкой горячей водой, подаваемой через сопла под щетки. В машине установлены четыре щетки в паре с опорными гладкими стальными роликами, по две щетки с каждой стороны полосы. Полоса в машине движется горизонтально, на выходе из машины установлены отжимные ролики для удаления с нее влаги.

5. Хромирование

Рис. 187. Схема системы приготовления и циркуляции обезжиривающего раствора:

1 — питательный бак; 2 — насосы; 3,4- теплообменники; 5 — бачки-мерники; б — ванны обезжиривания; П— пар; ЩС — щелочной сток; ХВ — холодная вода; К — конденсат

Схема системы циркуляции воды в щеточно-моечной машине после обезжиривания показана на рис.188.

Воду на сопла 7 щеточно-моечной машины подают при помощи насоса из питательного бака 1. Ее предварительно подогревают в теплообменнике до температуры 75-80°С, Подогрев осуществляют паром. Отработанная вода через фильтры возвращается в бак 1, Избыток воды, получаемой в результате непрерывного ее пополнения из ванны струйной промывки, через сливное устройство сбрасывается в щелочной сток,

Струйную промывку поверхностей полосы производят в ванне струйной промывки (см. рис.188). На каждую ветвь полосы, проходящей через ванну, через сопла подают холодную воду из циркуляционного бака 6 при помощи насоса. Отработанная вода сливается в бак б, а из него — в бак. После удаления жировых загрязнений оставшиеся на поверхности полосы оксиды железа удаляют путем электрохимического травления, осуществляемого в двух электролизных ваннах катодной обработкой в растворе серной кислоты в пределах 40-70 г/л. Предельное содержание сульфэта железа не более 40 г/л. Плотность тока 5-15 А/дм2, температура раствора 20-45°С, время травления 2-3 с. Каждая ванна оборудована выпрямителем с напряжением 63 В и силой тока 6300 кА. Полоса при электрохимическом травлении служит катодом. Аноды — свинцовые пластины. Травильный раствор непрерывно циркулирует между рабочими ваннами и питательным баком по схеме, представленной на рис.189. Травильный раствор приготавливают в питательном баке (на рис.186 он обозначен Ц}), куда поступает серная кислота и раствор, прошедший ванны травления. Постоянную температуру электролита поддерживают с помощью теплообменника.

5. Хромирование

 

Рис, 188. Схема системы циркуляции воды в щеточно-моечной машине после обезжиривания [171]:

 

1,6 — питательные баки; 2 — насосы; 3— теплообменник; 4 — щеточно- моечная машина; 5 — фильтры; 7 — сопла; 8 — ванна струйной промывки; ЩС — щелочной сток

Механизм травления или, как принято называть в этих процессах, активация поверхности перед электрохимическим осаждением металлического хрома, сводится к разряду ионов водорода на полосе. Образующийся атомарный водород восстанавливает высшие труднорастворимые окислы железа до низших, легкорастворимых. Кроме того, образующиеся молекулы газообразного водорода проникают под оксидную пленку и разрыхляют ее, что способствует химическому травлению серной кислотой. Электролит травления меняют по мере его загрязнения.

5. Хромирование

Рис.189. Схема системы приготовления и циркуляции травильного раствора в ваннах электрохимического травления [171]:

1 — питательный бак; 2 — насосы; 3 — теплообменники; 4 — бачок для H2S04; 5 — травильные ванны

После травления полоса подвергается тщательной струйной промывке холодной водой, а потом она поступает во вторую щеточно-моечную машину, в которой с помощью механической обработки щетками и интенсивной струйной промывки с поверхности полосы полностью удаляется травильный шлам и другие загрязнения. После этого полоса проходит через центрирующее устройство 18 (см. рис.186) и поступает в ванну струйной промывки.

Системы циркуляции воды в ваннах струйной промывки полосы 16, 18 и расположенной между ними щеточно-моечной машины объединены (см. рис 186), а их схема аналогична схеме, приведенной на рис. 188. Питательные баки этой системы на рис.186 обозначены как Ц4.

На этом заканчивается подготовка поверхности полосы перед нанесением хромового покрытия.

Хромирование осуществляют путем электролитического осаждения металлического хрома одновременно на обе стороны полосы из электролита состава: 200±50 г/л СЮ3 и 2±0,5 г/л H2S04
при температуре электролита 55-57°С и плотности тока 55-65 А/дм2. Лучшие по качеству осадки хромового покрытия получаются при соотношении содержания в электролите Cr03: H,S04 = 100.

Основным параметром при хромировании жести является толщина металлического хрома, которая должна быть в пределах 0,02-0,03 мкм.

Узел хромирования состоит из восьми ванн (см. рис. 186), через которые полоса проходит петлеобразно и вертикальном направлении по одной петле в каждой ванне. Такое движение полосы способствует лучшему удалению водорода, обильно выделяющегося в прикатодном слое в процессе хромирования. Ванна хромирования (рис, 190) оборудована двумя выпрямителями с напряжением 16 В и силой тока на выходе 8000 А, с подключением по одному выпрямителю на каждую сторону полосы. Такое подключение дает возможность регулировать толщину осаждения хрома отдельно на каждую сторону полосы. Ванна представляет собой два корпуса — верхний, где установлены аноды, и нижний. Полоса входит в ванну сверху, огибая токовый ролик, к которому прижимается прижимной гуммированный ролик, максимально отжимающий с полосы выносимый ею раствор и обеспечивающий плотность прилегания полосы к ролику 4.

В верхней части ванны расположены анодные мостики с шинопроводами и анододержателями. Аноды фиксируются в специальных направляющих. Нижняя часть ванны с роликами изготовляется отдельно и присоединяется к верхней части корпуса с помощью болтов. В ванне установлено по четыре свинцово-оловянных анода, по одному с каждой стороны полосы. Наличие олова в свинцово-оловянном сплаве предохраняет аноды от пассивации во время работы ванн хромирования. Расстояние между анодами и полосой 30- 50 мм.

5. Хромирование

5. Хромирование

Рис. 192. Схема системы приготовления и циркуляции электролита в ваннах пассивации [171]:

1 — питательный бак; 2 — насосы; 3 — холодильники; 4,5 — баки-мерники; 6 — ванны пассивации

Улавливание электролита пассивации (см. рис.186, позиция 23) производят с целью максимального снижения содержания хрома в сточных водах после ванн пассивации. Это осуществляют путем смыва электролита с полосы обессоленной водой струйным способом в трех последовательно установленных ваннах, по принципу противотока. Каждая ванна имеет самостоятельную Циркуляционную систему с непрерывным движением промывочной воды (рис.193).

Обессоленную воду (или конденсат из выпарной установки) подают в циркуляционную систему ванны 3 непосредственно в циркуляционный бак 4. При наполнении бака 4 промывочная вода самотеком поступает в бак 5, а при его наполнении — в бак 6. Циркуляцию воды в каждой ванне обеспечивают насосами 7. В промывочные ванны 2 и / промывочная вода поступает через нагревательные контуры, где она подогревается до температуры 45-55°С. Из циркуляционного бака 6 промывочная вода с содержанием до 27 г/л хромового ангидрида самотеком поступает в циркуляционные баки ванн улавливателя лектролита после хромирования.

 

5. Хромирование

Рис.193. Схема системы циркуляции промывных вод в процессе улавливания электролита после ванн пассивации [171]:

1,2,3 — промывные ванны улавливания электролита пассивации; 4, 5, б — циркуляционные баки; 7 — насосы; 8 — нагревательные контуры

 

На рис.194 показана схема расположения основного оборудования выпарной установки.

Очередность операций в установке такова.

Хромсодержащие растворы от ванн улавливания подают в приемный бак, из которого через бак-мерник они передаются в выпарные аппараты. Из выпарных аппаратов пар поступает в барометрический сборник, где происходит его конденсация и охлаждение, после чего конденсат поступает сначала в отстойник, а потом в сборник охлажденного конденсата. Упаренный электролит попадает в сборник 7. Движение растворов в выпарной установке происходит под воздействием кислотостойких насосов. Нагрев хромсодержащих растворов производят паром, охлаждение паров конденсата — холодной проточной водой через змеевики. Для ускорения выпаривания в аппаратах выпарной установки создают разрежение вакуумными насосами.

5. Хромирование

Рис.194. Схема расположения основного оборудования выпарной установки [171]:

I — приемный бак хромсодержащих растворов; 2 — бак-мерник; 3 — выпарные аппараты (5 штук); 4 — барометрический сборник водяных паров; 5 — отстойник конденсата, 6 — сборник охлажденного конденсата; 7 — сборник упаренного электролита; 8 — кислотостойкие насосы; 9 — вакуумный насос

 

В приемном баке установлен датчик уровня имеющегося в баке раствора, датчик-мерник оснащен контактным термометром, указателем уровня раствора и автоматическим ареометром для измерения плотности поступающих растворов.

Окончательную промывку полосы от хромсодержащих растворов производят струйной промывкой в двух последовательно установленных ваннах водой с температурой 80-90°С. Промывочную воду сбрасывают в общую канализацию.

После промывочных ванн полоса проходит через центрирующее устройство 25 (см. рис.186) и поступает в сушильную камеру 26 (см. рис.186), которая состоит из сушильного шкафа с обдувными соплами и двумя парами уплотняющих роликов. Сушку полосы осуществляют обдувом полосы с обеих сторон горячим воздухом с температурой 80-100°С. Длина камеры 3 м, время сушки около 1,5 с. После сушильной камеры полоса проходит водоохлаждаемые ролики и камеру воздушного охлаждения (обдувом воздухом с температурой 10-30°С).

Далее полоса поступает на участок лакирования и промасливания жести (см. рис.186, позиции 30-42). При этом хромовое покрытие на полосе является двухслойным, состоящим из слоя металлического хрома толщиной 0,02- 0,05 мкм и слоя пассивной пленки толщиной 5-30 нм.

На агрегате хромирования жести, действующем на ОАО «АК Лысьвенс- кий металлургический завод», лакирование полосы производят в камере электростатического напыления лака (см. рис.186) под действием поля высокого напряжения (130-140 тыс.В). Для этой цели используют консервный эпокси- фенольный лак. При распылении лака в электростатическом поле лак должен иметь определенную вязкость, до которой его доводят разбавителями.

Профильтрованный лак требуемой вязкости из отделения подготовки подают в напорный бак, находящийся вне камеры лакирования. В баке лак непрерывно перемешивают мешалкой и периодически подают в питательные бачки насосов-дозаторов, находящихся в камере лакирования. Напряжение электрического поля между распылителями и полосой составляет 125 кВ при токе от 1,4 до 2 мА.

Подробно оборудование и технология нанесения лакового покрытия на хромированную полосу будет рассмотрена в разделе 6.

Лаковое покрытие сушат при 210-270°С в сушильной камере (см. рис. 186, позиция 33) общей высотой 9 м, теплом, исходящим от полосы, нагреваемой токами высокой частоты (10 кГц). Высушенную лакированную полосу охлаждают, транспортируют через камеру промасливания, потом еще раз охлаждают и подают в контрольный пункт (см. рис. 186, позиция 39), оборудованный изотопными приборами, определяющими толщину лакового покрытия на обеих сторонах полосы. Показания измерений передаются на циферблат пульта управления агрегатом. По этим показаниям оператор поддерживает заданную толщину покрытия, регулируя подачу лака на распылители. Дальше через опорно-поворотный ролик 40, служащий заземлением полосы для камеры промасливания, полоса поступает в выходную часть агрегата.

При производстве хромированной промасленной жести полоса от опорно-поворотных роликов 28, 41 (см. рис.186), минуя камеру лакирования, проходит через камеру охлаждения воздухом 36 и следующий за ней опорно-поворотный ролик 37, поступает в камеру электростатического промасливания полосы 42. Поверхность хромированной-пассивированной полосы промасливают хлопковым маслом или диоктилсебацинатом, подогретым до 30-35°С. Масляная пленка наносится массой 5-10 мг/м». Тончайшую пленку масла наносят как дополнительную защиту хромированной (не лакированной) жести от коррозии в атмосферных условиях и для предохранения пассивной пленки на хромированной жести от истирания во время укладки листов в пачки, смотки полосы в рулоны и в период транспортировки жести железнодорожным и автогрузовым транспортом, Затем полоса проходи» через опорно-поворотный ролик 40 и поступает в выходную часть агрегата (рис.195).

Тянущая станция протягивает полосу через технологическую часть агрегата и создает на этом участке необходимое натяжение полосы. Дальше полоса проходит через центрирующее устройство и поступает в башенный накопитель полосы, с помощью которого создается запас полосы до 200 м, необходимый для непрерывной работы технологической части агрегата во время кратковременных остановок оборудования хвостовой части. На выходе из башенного накопителя полоса проходит через центрирующее устройство и визуальный контроль, состоящий из системы зеркал и осветительных приборов, позволяющий следить за качеством лакового покрытия на обеих сторонах полосы. Затем полоса поступает на контрольный стол 49, на котором с помощью установленных приборов контролируется толщина полосы, обнаружение проколов в полосе и, в случае их наличия или отклонения толщины от заданной, по импульсам этих приборов проводится маркировка дефектных участков перед смоткой ее в рулоны. Дальше полоса поступает на тянущую станцию, с помощью которой создается запас полосы в выходном башенном накопителе и натяжение полосы на этом участке.

5. Хромирование

Рис. 195. Схема расположения основного оборудования выходной части агрегата электролитического хромирования [171]: 43 — тянущая станпия; 44 — центрирующее устройство; 45 — башенный накопитель полосы; 46 — центрирующее устройство; 47 — визуальный контроль; 48 — опорно-поворотный ролик; 49 — контрольный стол; 50 — тянущая станция; 51 — измеритель длины полосы; 52 — ножницы поперечной резки; 53 — моталки; 54 — разгрузочные тележки; .55 — разматыватель; 56 — центрирующее устройство; 57 — контрольный стол; 58 — правильная машина; 59 — барабанные ножницы; 60 — сортировочное устройство

При выдаче с агрегата готовой продукции в виде рулонов полоса после тянущей станции проходит через прибор — измеритель длины полосы, затем полоса сматывается в рулон на одной из моталок и при достижении заданной массы рулона обрезается на гильотинных ножницах поперечной резки. На этих же ножницах вырезают сшивки полос. С помощью раз)рузочной тележки рулон снимают с моталки, конец полосы на рулоне закрепляют липкой лентой или металлической скобой, взвешивают на автоматических весах и электромостовым краном отправляют (в зависимости от программы) на упаковку или дальнейшую переработку — порезку на листы или на узкие полосы в агрегатах продольной резки. На рулоне наклеивают ярлык с производственными данными, в том числе указывают общую длину полосы в рулоне и длину полосы с дефектными участками,

В случае поставки жести в листах полоса, минуя моталки, поступает на участок резки полосы на листы. Резка жесги на листы может осуществляться в двух вариантах: раздельно с работой технологического участка агрегата при помощи разматывателя, установленного в хвостовой части агрегата, или совместно с работой технологического участка агрегата, минуя разматыватель. В том и другом случае жесть, предназначенная для порезки на листы, проходит через центрирующее устройство, затем контрольный стол, на котором определяется качество жести перед порезкой на стандартные листы. Дальше полоса проходит через правильную машину, разрезается на листы барабанными ножницами. По импульсной команде с контрольного стола 57 листы направляют в соответствии с их качеством в определенный карман сортировочного устройства 60.

Листовую жесть сортируют с разделением на три сорта: первый сорт — ЖК, второй сорт — ЖР и третий — брак. В сортировочном устройстве предусмотрено четыре укладочных кармана, предназначенных по ходу листов: первый карман — для брака, второй карман — для жести второго сорта марок ХЛЖР или ХЖР и третий и четвертый карманы предназначены для жести первого сорта — марок ХЛЖК или ХЖК.

Подводя итог, можно отметить, что в мировой практике применяют два способа нанесения хромовых покрытий: одностадийный — когда в одной и той же ванне одновременно осаждаются слои металлического хрома и хроматной гидрооксидной пленки, и двухстадийный — когда в ванне хромирования осаждается только слой металлического хрома, а затем, после промывки полосы в последующих ваннах, с несколько измененным составом электролита осаждается хроматная пленка.

Виды хромированной жести с применением дополнительного защитного покрытия специальными пищевыми лаками находят широкое применение в пищевой и консервной промышленности для изготовления тары под пиво, безалкогольные напитки, а также для консервной тары под мясные, рыбные и другие виды пищевых консервированных продуктов.

За рубежом всю хромированную жесть промасливают и поставляют с металлургических предприятий в листах. Лакирование жести осуществляют на консервных или тарных предприятиях, где лак наносят валками с помощью специальных машин с сушкой лакового покрытия в проходных непрерывных печах. Технология производства электролитически хромированной жести в агрегатах, совмещенных с участками электро-статического лакирования, реализованная на ОАО «АК Лысьвенский металлургический завод», более рациональна.

К настоящему времени технология электролитического хромирования достаточно хорошо отработана и широко используется во многих странах. Ведется поиск отдельных элементов совершенствования базовой технологии. Некоторые из них нами представлены ниже.

Для производства изделий с защитным покрытием, поддающихся в дальнейшем сварке, в Японии на металлургическом заводе г. Явата разработана технология никелирования стальных полос с предварительным покрытием хромом. Для хорошего антикоррозионного сопротивления покрытия требуется хромовая подложка толщиной >5 мг/м2 при плотности никелевого покрытия 300-700 мг/м2. Для хромовой подложки используют в качестве электролита Ст03 в растворе с низким кислотным числом. Для обеспечения хороших сварочных свойств плотность хромовой подложки должна быть <20 мг/м2 [164].

Для получения листовой стали с покрытием с коррозионной стойкостью, подобно ферритным нержавеющим сталям, предложено подвергать ее хромированию, при котором происходит высокотемпературная диффузия хрома в стальную поверхность. Это покрытие, разработанное фирмой «Bethlehem Steel Согр» отличается хорошей пластичностью и сцеплением с основой, что дает возможность использовать полосы для глубокой вытяжки. Перед диффузионной обработкой на поверхность низкоуглеродистой холоднокатаной стали наносят путем уплотнения в валках определенное количество мелкораздробленного порошка феррохрома. Нагревая распушенный рулон до 900-950″С в водороде, переводят уплотненный слой в непрерывное покрытие из железо- хромистого сплава. Схема агрегата для нанесения и уплотнения порошка феррохрома на холоднокатаную полосу представлена на рис.196.

Технологический процесс протекает следующим образом. Сначала на обе стороны полосы наносят очень тонкую пленку тридецилового спирта. Затем полоса проходит над специальной площадкой со смоченным порошком феррохрома. Вращающиеся щетки создают постоянный подъем порошка к движущейся полосе, на поверхности которой он сцепляется со спиртовой пленкой и создает слой массой 0,1-0,2 кг/м2. Подобным образом порошок наносят и на вторую сторону полосы, которая затем со скоростью 1-2 м/с обжимается наодноклетевом двухвалковом стане с коэффициентом вытяжки 1-2% для припрессовки порошка. На валки прокатного стана частицы феррохрома не налипают, то есть внешняя поверхность порошка остается сухой. Для сцепления порошка со стальной основой она должна быть мягкой. Поэтому на горячекатаную полосу порошок наносят без дополнительной термообработки, а холоднокатаную — предварительно отжигают. Применение порошка с угловатыми частицами дает возможность получить требуемую толщину слоя и хорошее сцепление с поверхностью полосы при прокатке. После подпрессовки рулон распушивают, используя змеевидную прокладочную проволоку, помещаемую вдоль обоих краев полосы, создавая равномерный зазор между витками. Затем распушенный рулон помешают в высокотемпературную печь для диффузной обработки при 900-925°С в течение 25 ч [164].

5. Хромирование

Рис. 196. Схема расположения основного оборудования линии нанесения и уплотнения порошка феррохрома на холоднокатаную полосу [164]: 1 — разматыватель; 2 — роликовое устройство для нанесения пленки спирта; 3 — емкость для подачи смоченного порошка на нижнюю (по поступлению в линию) сторону полосы; 4 — то же — на верхнюю сторону полосы; 5 — стан для уплотнения порошка; 6 — моталка; 7 — коллектор сбора пыли

Практически одновременно с развитием процесса электролитического хромирования жести начало развиваться направление процесса производства холоднокатаной жести с комбинированным защитным покрытием олово-хром.

Идея совмещения оловянного и хромового покрытия появилась в 1980- 1982 гг. после освоения промышленного производства электролитически хромированной жести. Основная цель такой технологии — снижение расхода олова при электролитическом лужении.

Так, в Японии на фирме «Тоё кохэн» разработана схема, согласно которой на стальную полосу толщиной 0,23 мм наносят покрытия из двух слоев -внутреннего (олово или FeSrL,) и внешнего (хроматного). Диапазон этих по-крытий: для олова 0,1-1 г/м , а для

2 2  хроматного слоя до 0,2 г/м (в пересчете на

металлический хром).

Жесть «Уэлкс» с комбинированным оловянно-хромовым покрытием разработана во Франции фирмой «Карно». Усилия исследователей были направлены на то, чтобы снизить высокие электрическое сопротивление при изготовлении (сваривании) консервных банок. Результаты испытаний показали, что для этого надо применять оловянное покрытие массой 0,1-1,5 г/м2, Верхний слой из хрома и оксид хрома содержит 5-10 мг/см2 Сг°. При этом хром содержится на всех уровнях, а оксид хрома присутствует только в поверхностном слое. Жесть «Уэлкс» хорошо сваривается, коррозионно стойка и обладает более высокой адгезией лака к покрытию, чем хромированная жесть и белая жесть с массой покрытия 2,8 г/м1. Таким образом, такая жесть сочетает лучшие свойства как хромированной, так и белой жести. В общем, дополнительное хромирование электролитически луженой жести с нанесением двухслойного покрытия из 40-70 мг/м2 Сг и 7-25 мг/м2 Сг3+ позволяет снизить массу оловянного слоя с 5,6 до 2,8 г/м2 для паяных банок и до 1-1,5 г/м3 для сварных банок.

Мировая практика показывает, что при комбинации лужения и хромирования жести можно достичь 50-80% экономии олова при обеспечении высокой коррозионной стойкости жести. Однако изготовление полностью хромированной жести технологически проще, позволяет заменить все 100% олова, ее стоимость во всех странах значительно ниже луженой жести, и с этих позиций она выгоднее как производителю, так и особенно потребителям.

В России также продолжают вести работы по совместному использованию олова и хрома в качестве защитных покрытий.

Так, в работе представлены материалы исследований по повышению содержания хрома при пассивации белой жести, а в работах — по нанесению тонкого оловянного покрытия (1-1,5 г/м2) на стальную полосу, а на него — покрытия из металлического хрома (0,004-0,01 г/м’). Высокая эффективность оловянно-хромового покрытия объясняется тем, что хромовое покрытие надежно перекрывает поры и песплошности тонкого оловянного покрытия.

Еще одним способом повышения защитной способности тонкого оловянного покрытия на белой жести является дополнительное нанесение подслоя никеля. Положительное влияние подслоя никеля объясняется образованием при оплавлении оловянного покрытия промежуточного слоя интер- металлидов Ni3Sn; обеспечивающих его химическую стойкость даже при минимальных толщинах (1 г/м2 и менее). Толщина никелевого подслоя не должна превышать 0,02 мкм, иначе на участках жести, подвергаемых деформации, ее коррозионная стойкость ухудшается. Нанесение тончайшего никелевого подслоя обеспечивает существенное улучшение защитных свойств тонких оловянных покрытий.

Комментариев нет »

Комментариев нет.

RSS-лента комментариев к данной записи. TrackBack URI

Оставить комментарий