книги из ГПНТБ / Соголовская А.Г. Прогрессивные методы горячего цинкования

посуды перед травлением на отечественных предприятиях не производят.

Травление изделий производится в корзинах из нержа­ веющей стали при постоянном качании. Число качаний — 26 в минуту. Изделия в корзины укладываются пачками или поштучно. При укладке пачками необходимо следить, что­ бы изделия лежали неплотно для свободного омывайия их со всех сторон (для этого стопы после укладки следует «разбить»).

На некоторых мелких заводах травление посуды ведет­ ся без применения корзин и качающих устройств. При этом изделия вручную стопами загружают в травильные ванны, переворачивают в процессе травления и так же вручную перегружают в ванны промывки. Такое травление приводит к снижению качества оцинкованной посуды (образуются местные перетравы), снижает производительность труда и ухудшает условия труда.

Травление посуды производится в растворе серной кис­ лоты, содержащем 60 — 80 г!л H2S04 плотностью 1,82. По­ догрев раствора производят острым паром до рабочей тем­ пературы — 55 — 75° С. Продолжительность травления в свежеприготовленном растворе— 15 — 30 мин, при выра­ ботке раствора увеличивается до 30 — 40 мин.

На всех заводах применяются ингибиторы травления — присадки КС и ЧМ. На Запорожском заводе оцинкованной по­ суды и Мелитопольском заводе «Бытмаш» в ванну травления, кроме присадки КС, добавляют также поваренную соль, которая способствует осветлению изделий (она растворяет шлам, образующийся на поверхности). В посудном цехе Новомосковского металлургического завода в ванны трав­ ления добавляют только NaCl, так как исследования показа­ ли, что при совместном присутствии присадки КС и NaCl на покрытии появляются наплывы. Причина этого явления не установлена.

82

На Лысьвенском металлургическом заводе для улучше­ ния травления в раствор вводят: поваренную соль или сильвинит — 55—70 кг/м3 раствора при заправке ванны и 10 кг/м3 — через каждые 4 ч работы; вместо NaCl можно до­ бавлять соляную кислоту (уд. вес 1,19)— 10—15 кг/м3 раствора при заправке и 10 кг/м3 — через каждые 2 ч работы.

В качестве ингибитора травления на этом заводе приме­ няют присадку ЧМ—2—1 л/м3 раствора при заправке ванны и 0,2 л/м3 — через каждые 4 ч работы. Пенообразователь вводят по мере необходимости по 0,25 ■— 0,3 л (он предва­ рительно смешивается с 1 л раствора).

Следовательно, исходя из опыта работы передовых за­ водов, можно сделать вывод о целесообразности применения при травлении поваренной соли.

При увеличении в травильном растворе концентрации железного купороса до 230 г/л, а концентрации кислоты — 25 — 30 г/л раствор заменяется свежим.

При травлении посуды необходимо следить, чтобы все изделия были полностью покрыты раствором. Категориче­ ски запрещается травление попеременным погружением в кислоту разных частей изделия, так как это вызывает мест­ ные перетравы.

Промывка и декапирование. Для более полной очистки поверхности от кислоты и солей железа производят одну промывку в горячей воде (подогретой острым паром до тем­ пературы 40 — 60° С) и две — в холодной проточной воде. Промывку осуществляют при помощи 3—4 качаний тель­ фером корзины с изделиями.

Опыт работы Новомосковского металлургического за­ вода показал, что одной промывки недостаточно для хоро­ шей очистки поверхности изделий.

Недопустимо длительное (свыше 2 — 3 мин) пребывание изделий в баках с водой, так как это приводит к образова­

нию на них ржавчины и необходимости повторного трав­ ления.

Декапирование протравленный и промытых изделий связано с необходимостью хранения их перед цинкованием (от нескольких минут до нескольких часов) во избежание оки­ сления на воздухе. Раствор для декапирования должен со­ держать 3 — 5 г!л соляной кислоты. Продолжительность хранения не должна превышать 8 ч при обязательном пол­ ном погружении изделий в раствор.

Полная смена НС1 производится при содержании в рас­ творе 4—5 г!л FeS04, но не реже одного раза в 10 дней.

Флюсование. На всех отечественных заводах цинкование посуды производится вручную. Изделия через слой расплав­ ленного флюса погружают в цинковый расплав. Флюс, за­ ключенный во флюсовую коробку, находится на поверхно­ сти цинка; он состоит из хлористого аммония, который периодически добавляют к старому флюсу, и хлористого цинка, образующегося в результате реакций взаимодействия цинка с нашатырем.

Для вспенивания флюса на всех заводах применяют тех­ нический глицерин, который в процессе работы добавляют небольшими порциями.

Несмотря на кажущуюся простоту процесса флюсования, качество флюса на некоторых заводах очень низкое (жидкий, плохо вспененный, и даже частые добавки нашатыря и гли­ церина не могут улучшить качество флюса, а приводят лишь к перерасходу нашатыря).

Исследования ДЗЛ Новомосковского металлургическо­ го завода показали, что активный флюс должен иметь сле­ дующий ионный состав: Zn2+ — 35 — 40%, С1~— 35 — 40%, Fe3+ — 0,02 — 0,05%, NH3 — 2 — 7%. Особенно сильно

снижает активность флюса ион SOY, который заносится во флюс при плохой промывке после травления и отсутствии

84

декапирования в НС1. Другой причиной снижения активно­ сти флюса является повышенное содержание в цинковом расплаве алюминия, а также введение алюминия на зеркало расплава в непосредственной близости от флюсовой коробки; в обоих случаях образуется в большем количестве, чем обычно, летучее соединение А1С13 за счет разложения на­ шатыря и взаимодействия алюминия с НС1. Ускоренное разложение нашатыря наблюдается также при обогреве ванны со стороны флюсовой коробки. При этом температура расплава под флюсом оказывается выше, чем в месте съема изделий.

Цинкование. Цинкование посуды производится в расплав­ ленном цинке ЦО с добавками свинца и алюминия. При на­ личии цинка Ц1, Ц2, ЦЗ, Ц4 его вводят в ванну совместно с цинком ЦО.

Рабочая температура расплава находится в пределах 485—510°С в зависимостиот величины цинкуемых изделий

(табл. 15).

Процесс цинкования посуды осуществляется следую­ щим образом. Флюсовщик зажимает изделие в клещах, опу­ скает его через слой флюса в цинковый расплав, проводит под бортом флюсовой коробки и выводит часть борта изде­ лия на поверхность расплава. Здесь его клещами подхваты­ вает цинковалыцик и держит в расплаве до прекращения всплывания флюса. Перед выемкой изделия флюсовщик с помощью специального скребка тщательно очищает поверх­ ность цинка от окислов. Затем цинковалыцик извлекает изделие из ванны, встряхивает его для удаления избытка цинка и ставит на наклонную стойку для лучшего стекания цинка.

В цехе оцинкованной посуды Лысьвенского металлурги­ ческого завода на всех ваннах цинкования установлены вибраторы (механические или пневматические). Вибратор

85

представляет собой трубку, расположенную горизонтально на борту ванны в месте выемки изделий; вибрирующие движения сообщаются этой трубке с помощью кулачкового механизма или сжатого воздуха. Цинковалыцик, извлекая изделие из ванны, держит клещи на вибрирующей трубке, вибрация передается изделию, поэтому цинк равномерно рас­ пределяется по всей поверхности, а избыток его стряхивается.

Работа ванны при высокой температуре требует правиль­ ного распределения времени, необходимого на проводку и выемку изделий из расплава. Общее время пребывания из­ делия в расплаве составляет 10 — 40 сек в зависимости от величины изделия.

Практика работы передовых заводов показала, что для образования равномерного тонкого покрытия проводка из­ делий в расплаве должна производиться быстро (при этом

86

не успевают сильно развиться хрупкие интерметаллические фазы), извлечение из расплава должно быть медленное, во избежание образования матовых пятен, на которых слой чистого цинка отсутствует. На большинстве заводов извле­ чение изделий производится быстро за счет медленной про­ водки, что увеличивает общую толщину покрытия. Вообще же время пребывания изделий в цинке обычно не устанавли­ вается и не контролируется и зависит только от цинковальщика и его производительности.

Качество полученного покрытия зависит и от химическо­ го состава цинкового расплава. В расплаве постоянно нахо­ дится железо, образующееся от растворения стальной ван­ ны и инструмента в цинке. При содержании его более 0,2% ванну необходимо остановить на отстой или перейти на оцинковку мелких изделий.

Олово, которое вводится в ванну (чаще всего в виде свин­ цово-оловянного припоя), способствует образованию на по­ верхности покрытия кристаллического узора. Но при обра­ ботке покрытия в мыльном растворе кристаллический узор не образуется, поэтому и добавка олова в расплав является нецелесообразной.

Сурьма также применяется для создания кристалличе­ ского узора, но она способствует растворению стали в цин­ ке, и поэтому является вредной примесью в расплаве.

В практике горячего цинкования алюминий обычно до­ бавляют в ванну для осветления поверхности и предупреж­ дения появления желтых пятен на покрытии. Но, как ука­ зывалось выше, алюминий способствует также образованию тонкого эластичного покрытия, поэтому присутствие его в расплаве очень важно. Однако алюминий, вводимый на зеркало расплава, не попадает в более глубокие слои цин­ ка. Поэтому на поверхности цинковых изделий не обра­ зуется пленка FeAl3, препятствующая росту хрупких желе­

87

случае, если алюминий в количестве 0,01—0,05% равно­ мерно распределен в цинковом расплаве (более высокое содержание алюминия в расплаве при цинковании наша­ тырным способом приводит к увеличению расхода наша­ тыря).

Вопрос о количестве свинца, необходимом для получения качественного покрытия, в настоящее время еще не решен

88

окончательно. На некоторых предприятиях считают, что к цинку ЦО следует добавлять до 1,5% свинца, так как при­ мерно столько же его содержится в цинке марки ДЗ и Ц4. В то же время исследования, проведенные в ЦЗЛ Лысьвенского металлургического завода, показали, что свинец, до­ бавляемый в ванну, насыщает расплав только до содержа­

санное выше введение свинца в виде сплава Zn — РЬ не на-

шло широкого применения, так как .приготовление этого сплава вызывает затруднение (необходим перегрев металла до 820° С, что приводит к интенсивному окислению и боль­ шому угару цинка).

На Лысьвенском металлургическом заводе после ряда исследований, проведенных в ЦЗЛ, был предложен следую­ щий метод введения свинца в расплав. Швеллер, заваренный с торцов, наполняют свинцом и погружают в расплав на глубину 30—50 мм от поверхности (рис. 29). При очистке поверхности расплава перед выемкой изделий скребок про­ ходит над швеллером, встряхивает его и небольшие порции свинца переходят в расплав. Поскольку верхние слои цинка

89

постоянно перемешиваются, свинец довольно равномер­ но распределяется в цинке. Однако стальной швеллер разъ­ едается цинком. Для защиты его была изготовлена обмазка, имеющая следующий состав: кварцевый песок — 94%, крем­ нефтористый натрий Na2SiF6 — 6%; связка — жидкое стек­ ло. Толщина обмазки— 1 — 1,5 мм. Предложено также покрывать швеллер грунтовой силикатной эмалью.

Отходы цветных металлов. При горячем цинковании отходами являются гартцинк, зола и нашатырный шлак (нашатырные опады).

Гартцинк, который скапливается на дне ванны, вычерпы­ вают через 7—15 сут работы (в зависимости от глубины ван­ ны). Вычерпывание производится при температуре 480— 490° С дырчатой ложкой. Через отверстия в ложке вытекает свинец, так как он тяжелее гартцинка. Но все же часть свин­ ца в смеси с гартцинком выносится из ванны. Об этом сви­ детельствуют результаты анализов гартцинка различных предприятий (табл. 16).

Втабл. 16 показано также содержание железа и свинца

вобразцах расплава.

Из таблицы видно, что даже при очень низком содержа­ нии свинца в расплаве гартцинк содержит свинец. Содержа­ ние цинка в гартцинке на предприятиях УССР превышает обычно 90%, причем почти половина его — это механиче­ ски примешанный цинк, для извлечения которого на отдель­ ных заводах (например, Новомосковском) применяют ван­ ны-отстойники.

В ванну загружают гартцинк, полученный от предыду­ щей чистки, расплавляют его и дают отстояться в течение суток. Благодаря разнице удельных весов, гартцинк осе­ дает на дно ванны, а чистый цинк образует верхний слой, который сливают отдельно и добавляют затем в ванну цинкования. Таким образом, из гартцинка удается извлечь

90

до 40% цинка, и содержание его в гартцинке уменьшается примерно на 5% (образцы 2 и 3); вместе с тем, в гартцинке после отстоя почти не содержится механических примесей свинца, так как он за время отстоя успевает осесть на дно ванны.

На Житомирском заводе «Металлист» гартцинк расплав* ляют открытым пламенем в наклонно установленной ванне. Метод основан на том, что температура плавления чистого цинка ниже, чем гартцинка, поэтому при омывании откры­ тым пламенем чистый цинк, обволакивающий частицы гарт-

91