Липецький державний технічний університет

Кафедра обробки металу тиском

ДОПОВІДЬ на тему

«Електролітний ОБРОБКА СМУГИ»

Виконав: студент

Лепекін Н.В.
Групи ОД-01-1
Перевірив:

Пешкова

Липецьк 2002

1. Можливості ЕО

2. Види забруднень поверхні і існуючі способи очищення

3. Електролітна очищення поверхні металів

4. Очищення поверхні металів і сплавів від оксидів

5. Результати промислових випробувань

6. Очищення поверхні зварювального дроту в електроліті

7. Нанесення покриттів при катодного обробці

8. Освіта покриттів на поверхні активного анода

МОЖЛИВОСТІ Електролітний ОБРОБКИ МЕТАЛІВ І СПЛАВІВ В ТЕХНОЛОГІЧНИХ

ПРОЦЕСУ ПРОК тного, волочильних і Трубно ВИРОБНИЦТВА.

Багатофункціональна електролітна обробка (ЕО) заснована напротіканні і комплексній дії на поверхню і саму заготівлю електрохімічних, дифузійних і термохімічних процесів. ЕОздійснюється, як правило, у водних розчинах електролітів солей,слабколужних і слабокислотними розчинах з різними функціональнимидобавками і полягає у формуванні електричних розрядів міжанодом і катодом (оброблювана деталь) через шар електроліту і газо -парову подушху, навколишнє заготовку, в умовах накладення на електродипідвищеної напруги постійного струму (від 150 В). Склад робочої середовища,електричні, гідродинамічні і теплові режими, конструкція вузла ЕОвизначають мету та технологічне призначення процесу. Нижче наводятьсярезультати промислового застосування та експериментальних розробокможливостей процесу.

ОЧИЩЕННЯ СМУГИ ЗАБЕЗПЕЧУЄ:

чистоту поверхні смуги до 0,00-0,05 г/м2 (залежно від ступеняочищення електроліту); усуває необхідність застосуваннястандартних способів очищення - хімічного, механічного,електролітичного (до 40В) і одного вузла промивки смуги; дозволяє вестиповерхневе легування сталі, зокрема, для електротехнічної -сіліцірованіе і зневуглецювання, а також можливість керувати доменноїструктурою металу; збільшити зчеплення покриттів різного призначення зповерхнею смуги за рахунок збільшення її площі і зміни геометріїмікроразрядамі; значно підвищити корозійну стійкість смуги.

Розміри машини ЕО для електротехнічної сталі шириною 1000 мм. пришвидкості 2 м/сек - 2х2 х2 м. Результати отримані при виробництвідесятків тисяч тонн електротехнічної сталі на НЛМК і ММК. Новизнарозробок підтверджена 6-у винаходами.

Насічки ПРОКАТНИХ ВАЛКОВ ЗАБЕЗПЕЧУЄ:

підвищення зносостійкості валків в 2-3 рази;

шорсткість - від 0,4 до 10 мкм;

ізотропності виступів вздовж і поперек прокатки -0,8-1,0;

число виступів ва базової довжини - регульоване 50-250 шт/см; < p> усунення виникнення дефекту «навару» смуги на валок при обриві вбезперервних станах;

підвищення поверхневої твердості валка;

вдвічі знизити зварюваність металу в рулонах при високотемпературномувідпаленні в колпаковие печах за рахунок «розвинений» поверхні смуги;

визначати візуально дефекти валка, допущені при виготовленні та припере шліфування;

вартість установки електролітний насічки валків в 30-50 рази нижчезарубіжних аналогів (лазерний, розрядний).

Розробки захищені нами патентами Росії, а також запатентовані
Америкою, Англією, Німеччиною. Прокатати на валках з електролітний насічкою
1000 тонн електротехнічної сталі і автолиста на НЛМК, ММК, Череповецькомуметкомбінаті, Ашінском метзаводі і Запорізькомуметкомбінаті.

ВИГОТОВЛЕННЯ корозійно-стійкі Труби з покриттям.

Сутність способу однієї операції ЕО поверхні виробу в розчиніпевного складу і заданих режимах.

Найбільш близьким за технологією є спосіб виготовленнягазонафтопровідних труб (Н. В. Курганов «СТАЛЬ», № 10, 1999 р., с.55-58),що включає термічне знежирення, дробеметні обробку та кислотнуочищення з наступним нагріванням у печі, послідовним нанесенням захиснихшарів з епоксидного праймера, адгезиву я поліетилену, охолодження, перевіркусуцільності, обробку та контроль якості покриття. Основний недолікспособу в тому, що підготовка поверхні перед нанесенням покриттявключає три складні, тривалі, самостійні технологічніоперації, спрямовані на поліпшення якості з'єднання покриття з металомтруби. При цьому корозійна стійкість в більшій мірі визначаєтьсязахисними покриттями і якістю його нанесення.

Процес ЕО дозволяє поєднати в одній операції все вище назване.
Електротехнічна сталь, дуже схильна до корозії, навіть протягом дня,після року зберігання в умовах «сніг-дощ-тепло-дощ» залишилася безслідів корозії. Валки прокатних станів після електролітний насічки НЕіржавіють в аналогічних умовах у порівнянні з валками після дробометальногообробки.

Великі можливості процесу ЕО представляються в технологіїволочильного виробництва. Обробка високолегованої дроту надослідно-промислової установки дозволила поєднати в одній технологічноїоперації очищення поверхні, високотемпературну обробку тананесення захисно - мастильного підшару зі складу електроліту принеобхідності подальшого волочіння. Розміри електролітного вузла-400 мм,швидкість дроту до 2 м/сек.

ОЧИЩЕННЯ ПОВЕРХНІ МЕТАЛІВ І СПЛАВІВ в електроліт З ВИКОРИСТАННЯМ

ПІДВИЩЕНИХ електричної

1. Види забруднень поверхні і існуючі способи очищення

Стан поверхні металів і сплавів має великий вплив наексплуатаційні якості готових виробів. Важливу роль грає під готовкаповерхні на проміжних операціях, оскільки вносяться при їхпроведенні забруднення можуть дати дефекти, виправлення яких наподальших стадіях виготовлення продукції досить важко.

зустрічаються на поверхні сталевих виробів забруднення можнарозбити на три основні групи:

1) тверді окисних і сольові освіти (окалина, іржа, продуктитравлення і т. д.),

2) масляні, жирові і емульсійні плівки, що наносяться спеціально припрокатці і штампуванні як мастило,

3) тверді і рідкі забруднення випадкового характеру (пил,металеві частинки і т. д.).

Забруднення першої групи майже нерозчинні у воді, лужних таорганічних розчинниках, але добре розчиняються в кислотах. Мінеральніолії розчиняються в органічних розчинниках (бензині, бензолі, ефірі іт. д.). У лужному середовищі вони диспергуючих і утворюють емульсії, що відокремлюються від поверхні металу: Тварини та рослиннімасла порівняно легко омиляются лугами, розчиняються в органічнихрозчинниках і утворюють водорозчинні сполуки з деякими кислотами.

Продукти взаємодії тваринних і рослинних жирів із існуючимидля очищення розчинами також можуть бути емульгованих. Частина з нихрозчинна у воді, частина реагує з лугами з утвореннямводорозчинних сполук.

Масла і жири при нагріванні в окисної середовищі згоряють, а ввідновлювальної та нейтральною - розкладаються, переганяються і випаровуються.

За певних умов на поверхні металу може залишитисятвердий залишок, видалення якого досить важко.

Забруднення третьої групи зазвичай видаляються технічними способами
(щітками, сильним струменем води, дією ультразвукових коливань).

Істотну роль у процесах очищення грає склад сталі і станїї поверхні. Містяться в стали легуючі елементи і домішки сильновпливають на склад і структуру окисних плівок, що утворюються на поверхні.

Різноманітна природа забруднень поверхні призводить до необхідностівиконувати різні операції очистки в певній послідовності. Прицьому за кожної хімічної операцією повинна слідувати відповіднапромивка поверхні. :

При хімічному знежирення очищающая рідина повинна добрезмочувати поверхню металу. Тільки в цьому випадку можна досягти такогоконтакту, при якому може відбутися або розчинення забруднення, абойого відрив від поверхні. Це відбувається в тому випадку, якщо коефіцієнтповерхневого натягу (або поверхнева енергія) на межі метал --газ перевищує суму відповідних аналогічних характеристик на кордонахметал - рідина та рідина - газ. При великій величиною поверхневоїенергії кордону метал - рідина спостерігається явище повного несмачіванія.
Проміжний стан характеризується певною величиною крайовогокута змочування (кута між поверхнею металу і дотичної доповерхні рідина - газ в точці зіткнення трьох середовищ).

Рідке забруднення видаляється з поверхні за допомогою нерастворяющейсярідини в тому випадку, якщо вона здатна утворювати на кордоні з металомкрайовий кут, менше крайового кута, утвореного рідким забрудненням »При цьому очищающая рідина повинна прніка-пь через тонку плівку рідкого забруднення безпосередньо до поверхніметалу.

Витіснення плівки очищає рідиною майже завжди супроводжуєтьсяхімічним взаємодією їх компонентів. Остання відіграє вирішальну рольпри розчиненні забруднень органічними розчинниками. Інтенсифікаціяцих процесів досягається застосуванням поверхнево-активних речовин (ПАР),які допомагають відокремити частки забруднення від поверхні металу зутворенням емульсії і втримують у ній частинки, не даючи їм можливостіповторно осісти. Для інтенсифікації процесів при хімічному знежиреннячасто застосовують ультразвук.

Електрохімічне знежирення в лужних розчинах протікаєшвидше, ніж хімічна. В якості електролітів використовуються розчини тихже речовин (Маон, КОН, МазР04, Nа2СОз, Ма2 & Юз), що і при хімічномузнежирення. Механізм процесу електрохімічного знежирення зводиться,в основному, до емульгування жирів бульбашками водню (на катоді) абокисню (на аноді).

При зануренні забрудненого металу в лужний розчин спостерігаєтьсярозрив масляної плівки і збирання її в краплі. При поляризації металуприлипання масляної плівки до металевої поверхні умепь щує.
Газові бульбашки, відриваючись від електрода близько краплі олії, затримуютьсяна ній. У міру збільшення їх розмірів масляні краплі витягуються, силиїх зчеплення з поверхнею металу зменшуються, і вони відриваються відповерхні.

При використанні постійного струму на катоді виділяється в два рааабільше газу, ніж на аноді. Тому катодного знежирення є болівефективним. При однаковій кількості газу, що виділяється більш ефективнимє знежирення виділяється киснем. Це може бути поясненочастковим гідруванням змащення (взаємодією з воднем) з утвореннямбільш в'язких продуктів, які важче видаляються з поверхні.

Звичайно застосовувана щільність струму в стаціонарних ваннах НЕ переви щує
0,03 ... 0,1 А/см2, при знежирення швидко переміщаються смуг та дротущільність струму збільшують до 0,25 ... 0,50 А/см.

Найбільш простим способом видалення з поверхні всіх органічнихречовин є обезжирюючі отжиг. Для запобігання утворення наповерхні шару оксидів його зазвичай проводять у захисній атмосфері. Цеускладнює конструкцію відповідних агрегатів і підвищує вартість даноїтехнологічної операції. Тому його застосовують у тих випадках, коли порядз знежиренням потрібно термічна обробка. Повного випаровування масел іжирів з поверхні зазвичай не відбувається.

При нагріванні в повітряній атмосфері це пов'язують з окисленнямкомпонентів мастильних матеріалів. При нестачі кисню замість повногозгоряння змащення може відбуватися процес сухої перегонки, що супроводжуєтьсяутворенням твердого вуглецевого залишку.

Видалення з поверхні оксидів зазвичай проводять з використаннямхімічного і електрохімічного травлення. При хімічного травлення наповерхні протікають складні фізико-хімічні процеси: змочуванняокалини розчинами кислот, проникнення їх в пори, що супроводжуєтьсяпочатком хімічної взаємодії. Цьому моменту відповідає найбільшашвидкість процесу. При насиченні розчину продуктами взаємодіїспостерігається спад швидкості розчинення оксидів.

Застосування електрохімічного травлення дозволяє інтенсифікуватипроцес видалення оксидів. В якості електролітів використовують розчиникислот, лугів, солей, а також їх суміші. Сталеві вироби можуть бути яккатодом, так і анодом.

При катодного травлення в розчинах кислот виділяється водень, якиймає велику відбудовну здатність і може відновлювати вищіоксиди металів до нижчих, розчинних в кислоті. Крім того, виділенняводню сприяє розпушуванню і відриву окалини.

При анодному травлення видалення оксидів супроводжується утвореннямпасивної плівки, яка перешкоджає розчинення основного металу.

Для очищення поверхні від оксидів застосовуються і інші методи; вЗокрема механічні: обробка металевими щітками, абразивами,дробоструминної і піскоструминна очищення.

2. Електролітна очищення поверхні металів від масляних і жирових забруднень

Специфіка процесів близько активного електрода обумовлюєкомплексне вплив, який може бути використано для знежиренняповерхні. При цьому буде діяти електрохімічний механізм видаленнязабруднень, пов'язаний з виділенням водню на катоді і кисню нааноді. Інтенсивність цього процесу буде набагато більше, оскількивеличина щільності струму буде значно перевищувати ту, яка досягаєтьсяпри низьких напругах. Скипання електроліту у катода сприяєрозм'якшення забруднень і ослаблення їх зчеплення з поверхнею металу.
Кавітаційні та електроерозійні процеси поблизу оброблюваноїповерхні теж прискорюють процес знежирення. хімічним процесом - відновленням вищих оксидів заліза у нижчіатомарним воднем. Для цього було запропоновано використовувати як постійний,так і змінний струм напругою не менше 100 В при щільності струму 5 ... 10
А/см. Передбачалася струминна подача електроліту на обробляєтьсявиріб. Обезжирення при аналогічних режимах запропоновано проводити в:напруга 90 ... 180 В, щільність струму 8 ... 10 А/см2.

Перевірка даного методу проведена для стрічок шириною 40 мм звикористанням струменевого (спреерной) подачі електроліту (8 ... 12%-ий розчин
Nа2СОз) і шириною 250 мм методом опускання смуги у ванни з використаннямчастково навантаженого в електроліт ролика. Оптимальною в даних роботахвизнана температура електроліту 40 ... 50 С, а концентрація Ка2СОз - вище
7%. Рекомендоване напруга залежить від швидкості руху смуги: 90 ... 120
В при швидкості 0,5 м/с і 140 ... 190 В при швидкості 2 м/с і більше.
Оптимальні режими дозволили добитися видалення 98% забруднень.

електролітна обробка сприяла підвищенню пластичності,виразилася в зниженні тиску на валки при прокатці смуг і зменшеннязмісту в сталі вуглецю та азоту. Останнє пояснюється впливом нацементит і карбонітріди заліза, які є в сталі У вигляді включень.
Помічено згладжування мікрорельєфу поверхні, що досягається за рахунок діїімпульсних розрядів.

Було виявлено проникнення мастила при прокатці на глибину 10 ... 13мкм в залежності від ступеня деформації. На поверх ності вуглецьрозподілявся у вигляді великих сегрегації площею до 1 мм, Хімічнезнежирення, здійснюване протиранням зразків бензином і ацетоном, недозволяло видалити забруднення, що проникли по порах і тріщинах в глибметалу. Подальша обробка в електроліті при напругах 100 ... 170 Вдозволила зменшити площу сегрегації в десятки разів і досягти кількостізалишкових забруднень 0,14 ... 0,23 мг/м 2.

Для знежирення смуги концентрацію кальцинованої соди слідприймати не вище 7%, тому що при більш високій концентрації утруднюєтьсяпромивка смуги. Добавка до 2% фосфатів або до 0,6% поверхнево-активнихречовин сприятливо впливає на процес очищення і полегшує змив зповерхні смуги залишків електроліту. Добавка їх у більшій кількостіпризводить до посиленого піноутворення і вторинного забруднення поверхніпри виході з ванни.

Оптимальним визнано робоча напруга 70 ... 120 В, що забезпечуєякісне очищення (видалення 97 ... 98% забруднень) при початковійзабрудненості смуги 1,081 ... 1,176 г/м.

Слід отме?? ить, що зазначені в даній роботі значення поверхневоїпотужності (1,5 ... 3,5) • 10 кВт/м видаються завищеними, тому щоотримані з урахуванням припущення, що основне падіння напруги (до
70 ... 80%) відбувається в прікатодном шарі.

Слід зазначити, що при напругах, що відповідають переходу відрежиму II до режиму III, якість очищення погіршується, що пов'язано знестабільністю процесів у цих умовах (рис. 3.1).

Пізніше аналогічні дослідження були проведені в Слов'янському філії
ВНІІМЕТМАШ.

В якості електроліту застосовували водні розчини кальцинованої содиз концентрацією 8 .-. 12% або сульфату натрію (концентрація 15 ... 20%)
Застосування деяких нейтральних електролітів, зокрема сульфатів,хлоридів, нітратів дозволяє інтенсифікувати процеси очищенняповерхні. Проте експлуатація таких електролітів пов'язана здодатковими труднощами: елементи циркуляційної системи повинні бутивиконані з корозієстійких матеріалів. Крім того, в зоні обробки вцьому випадку спостерігається виділення токсичних газів, що пред'являєпідвищені вимоги до вентиляції та техніки безпеки.

Становить інтерес дослідження залежності питомих енерговитрат відщільності струму при очищенні поверхні смугового прокату. За результатамиекспериментів, представлених на рис. 3.2, були зроблені наступні висновки:

1. Енергетичні витрати на очищення мінімальні при щільності струму 1
А/см2.

2. Очищення тільки при анодного поляризації потребує енергії на порядокбільше, ніж при катодного.

За технологічними можливостями було запропоновано виділити п'ять зон,

Область А характеризується високою інтенсивністю видалення забруднення,в тому числі і оксидів, але енерговитрати при цьому значні.

Область Б-з поверхні прокату видаляються мастило і сажистізабруднення, при цьому відпадає необхідність у щіткової-мийних машинах
(ЩММ).

Область У характеризується мінімальними енергетичними витратами,застосування ЩММ залежить від вимог до якості очищення.

В області Г обов'язкове застосування ЩММ, енергетичні витративідносно невисокі.

Область Д не ефективна з точки зору енергетичних витрат.

Обробка при малих напругах і низьких щільності струму звичайнозастосовується як фінішна операція після проведення попереднього очищенняіншими способами.

При електролітний очищення поверхні забруднення переходять в елей -трол. У процесі експлуатації електроліт також забруднюється за рахунокпоступового розчинення анода.

Результати спектрального аналізу, проведеного в інфрачервонійобласті, свідчили про те, що в процесі електролітний очищеннявідбувається розкладання ефірів і карбонових кислот, що входять до складуемульсолів. Диференціальний термічний аналіз неорганічних забрудненьпоказав наявність двох ендотермічною ефектів при 110 ° С і 400 "С,обумовлених втратою сорбционной і кристалізаційної води, і великогоекзотермічної ефекту з максимумом при 275 "С. Такі ефекти характернідля гелеоб-різних окислів РегОз • пН20. Дані рентгенофазного аналізупоказали, що основними складовими неорганічних забруднень є
Ре (ОН) з и у-РезОз • НЗО. При спектральному аналізі виявлені домішки 81, Сата ін Після прожарювання на повітрі при температурі 1000 "З у складізабруднень були виявлені 5102 (а-трідіміт), оксиди РЕО, Ре20з, Рез04,
4Са • ЗРе20з • Рез04.

Таким чином, до складу забруднень входять: технологічні олії іпродукти їх перетворення (ефіри, спирти, альдегіди і кетони), гідратиоксидів заліза, кремнію і кальцію, солі речовин, що входять до складуелектроліту, а також частки металу, що є продуктами зносу смуги іобладнання при прокатці.

3 Очищення поверхні металів і сплавів від оксидів

Можливість очищення поверхні від оксидів передбачалася • однійз перших робіт із застосування даного способу поверхневої обробки.
Результати експериментальної перевірки, проведеної в роботі для смуговогопрокату, показали, що обробку можна вести в розчинах Nа2СОз, МаС1,
К.2СОз з концентрацією 5 ... 10% при напругах 160 ... 220 В.

Аналогічні дослідження були проведені з використанням одномолярнихрозчинів Ма2СОз, Маг504, NаС1, а також розведених кислот НС1 і Н2 & 04.
Тривалість видалення гарячекатаної окалини зі шпальт маловуглецевоїсталі товщиною 2,5 ... 10 мм становила 20 ... 45 с при використанні вяк електроліт розчину кальцинованої соди.

Застосування солей активних кислот дозволяло знизити час обробки на
40 ... 60%. Експерименти, проведені з використанням слабких розчинівсоляної та сірчаної кислоти, дозволили значно скоротити час обробки.
Так, окісна плівка товщиною 0,2 ... 0,35 мм, що утворюється ні поверхніавтолістовой стали при холодної прокатки, віддалялася Протя гом 0,2 ... 0,25с. Окісна плівка товщиною 1,5 ... 2,0 мкм, що утворилася при відпаленні наповерхні нержавіючої сталі, віддалялася протягом 0,3 ... 0,5 с, а окалинатовщиною 10 ... 18 мкм була видалена з поверхні товстих смуг за 1,0 ... 5,0с.

Необхідно відзначити, що катодна очищення поверхні від оксидів посуті є електроерозійної обробкою. Вона може відбуватисятільки при виникненні імпульсних електричних розрядів. Як зазначалосяраніше, характер імпульсних розрядів в режимах III і IV приблизнооднаковий. Відмінність лише в тому, що в перехідному режимі періодичноздійснюється контакт електроліт - металевий катод, що призводить доохолодженню останнього і не дозволяє утворюватися на поверхністабільному парогазової шару.

При обробці виробів, що рухаються з досить великою швидкістю,поверхню металу не зможе нагрітися до значної температури навітьпри виході на режим IV.

В якості електроліту використовувався 10%-ний водний розчинсірчанокислого натрію при температурі +50 ... +70 ° С. Досліди проводилися принапрузі до 150 В. Оптимальним визнано застосування катодного поляризації,що забезпечує належну якість очищення за час обробки, рівне 3 с.

Для інтенсифікації процесу очищення до розчину соди (9,5 ... 11%) булозапропоновано додавати 1,3 ... 1,5% фтористого натрію. Очищення проводили принапрузі понад 170 ... 180 В і щільності струму 0,9 ... 1,1 А/см2.

Обробка, названа авторами електророзрядних, проводилася принапрузі 170 ... 180 В і щільності струму 0,95 ... 1,0 А/см2 в електроліті,що містить 12 ... 15% соди. Було знайдено, що після 30 з обробкиспостерігалося значне зміна рельєфу поверхні, що характеризуєтьсясильною разрихленностио окисно шару, вириваючи, що витягають ділянкиметалевої основи. При подальшій обробці (60 с) окалина зберігалася в -ввде окремих острівців. Збільшення часу обробки до 90 с і вищепризводить до мікрооплавленію основного металу. При цьому можливе повторнеокислення поверхні, що очищається.

Застосування попереднього знакозмінних вигину дозволялоскоротити час очищення з 60 ... 90 до 20 ... 25 с. Швидкість очищення може бутизбільшена при подальшому використанні приводних металевих ще-
Ток [131].

Для очищення поверхні сталевого дроту та стрічок було запропонованозастосувати 10 .. .15%-Ий розчин сульфату амонію. Процес рекомендованопроводити при напрузі 100 ... 150 В і щільності струму 2,5 ... 3,4 А/см2.

Можлива також очищення фасонних поверхонь із застосуванням спеціальнихпристроїв для подачі електроліту.

Дуже недостатньо досліджена можливість застосування анодногопроцесу для очищення поверхні. Можливо, це пов'язано із вторинним їїокисленням в результаті виділення кисню. Тим часом, наявні данівказують, що при анодному процесі відбувається активне розчиненнядеяких металів. До них відносяться вольфрам, молібден, алюміній, титан.
Гірше розчиняються хром і деякі сталі. У ряді випадків максимальнийефект спостерігався в порівняно вузькому інтервал напруг, де вихід зтоку, який визначається умовно за законом Фарадея, перевищував 100%. Автори пов'язують це з протіканням інтенсивниххімічних та електрохімічних реакцій в парогазової оболонці в присутностіелектричних розрядів, а також їх безпосереднім впливом наповерхня анода, особливо в електрогідродінаміческом режимі. Можливаерозія поверхні і в режимі нагріву.

Таким чином, анодна обробка поєднує в собі електроерозійні,кавітапіонное і електрохімічне впливу, і для деяких металів ісплавів її застосування може дати позитивний ефект. За своєю дієювона є електроерозіонноелектрохіміческой, яка знаходить широкезастосування в машинобудуванні як один з видів розмірної обробки.

4. Результати промислових випробувань і впровадження способу електролітний очищення поверхні

Очищення поверхні металів і сплавів в електроліті при підвищенихнапругах, що отримала ряд назв (електролітна, електролітного-кя -вітаціонная, термоелектроразрядная) пройшла дослідно-промислові випробування.

Найбільш прийнятним сортаментом для її використання єдріт та прутки, які мають круглий перетин. При їх обробці відсутнійнеобхідність вжиття спеціальних заходів для захисту крайок, що іноді маємісце при обробці смуг, особливо тонких. Крім того, для них легшестворити одне з необхідних умов для електролітний обробки: площадопоміжного електрода повинна бути більше пло Щади активного електрода
(оброблюваної ділянки поверхні).

Очищення поверхні зварювального дроту діаметром до 8 мм проводиласяна спеціалізованій установці при напрузі 150 ... 200 В та силі струму
100 ... 150 А. Максимальна швидкість дроту, що забезпечує їїякісне очищення, досягала 50 м/хв, що використовується електроліт - розчинкальцинованої соди концентрацією 10 ... 15%. В даній установцівикористовували катодний процес. Після обробки на поверхніутворювалася захисна плівка, яка містить натрій, що покращувало умовигоріння дуги при подальшому використанні дроту.

Аналогічні параметри використані в установці, призначеної дляочищення дроту від іржі і графито-мил'ной мастила. Габарити установкибули 2200 х 1700 х 1900 мм, що застосовується напруга 180 ± 20 В, сила струму до
400 А, щільність струму 4,9 ... 5,2 А/см2. В якості електроліту використовуваливодний розчин соди концентрацією 5 ± 1%.

На одній з промислових установок здійснювалося травлення дротудіаметром 1 ... 3 мм при напрузі до 130 В і щільності струму до 15 А/см2 пришвидкостях 2,5 ... 9,5 м/мін.Обработка смуг малої ширини (від 40 до 350 мм)проводилася з використанням вузлів різної конструкції, у тому числі згоризонтальним і вертикальним переміщенням виробів.

Була виконана дослідно-промислова перевірка електролітний очи-, сткіповерхні рулонної електротехнічної сталі промислової ширини (до 800мм). Обробку проводили у двох режимах: розрядному (при напрузі
200 ... 240 В та силі струму в кожній з двох ванн 300 ... 500 А), і в режиміактивного електролізу (при напрузі 80 ... 100 В та силі струму 600 ... 1000А).

Перший режим найбільш ефективний для очищення поверхні металу,Прокачаний з використанням емульсолів. У той же час очищення поверхнііз залишками індустріального масла в даному режимі недоцільна. Підвпливом електричних розрядів в цьому випадку відбувалося частковевигоряння летючих фракцій з утворенням твердих частинок, які вНадалі коагулювати і служили джерелом вторинного забрудненняповерхні.

Одночасно з відпрацюванням технології була проведена оцінка можливостізастосування як джерела живлення тиристорних перетворювачів АТ-
1000/230-1 з номінальною випрямленій напругою 230 В і номінальним струмом
1000 А.

Необхідність проведення даної роботи була викликана тим, що впромислових установках електролітний обробки, в тому числі і нагрівання, небуло необхідності у використанні таких великих значень сили струму.
Вибрані агрегати є регульованими перетворювачами трифазногозмінного струму і призначаються для харчування якірних ланцюгівелектродвигунів постійного струму. Їх застосування в електролітний очищеннюширокосмугового прокату було проведено вперше і вимагало дослідженняможливості використання їх для цих цілей.

Певні труднощі виникли при переході від електролізного режимудо розрядному, бо в перехідному режимі спостерігалися кидки струму, інодіспрацьовувала струмова захист.

Одним з варіантів виведення процесу на розрядний режим без перевантаженьпо струму є поступове збільшення площі контакту електроліту ісмуги при повному напрузі на спреере. Поступове збільшення рівняелектроліту приводить до локального контакту електроліту з смугою івиникнення розрядів на невеликій площі дотику, при цьому перехідніпроцеси на малій площі не створюють великих струмів, граничних дляперетворювачів. Подальше збільшення площі торкання смуги зелектролітом вже не веде до зриву розрядів і переходу процесу велектролізний режим з великими струмами.

З грудня 1985 р. на Ашінском металургійному заводі вперше в країнівпроваджено і успішно експлуатується промисловий агрегат електролітнийобробки смуг, на якому була реалізована дана технологія. Нацьому агрегаті використовується універсальна конструкція, що забезпечуєможливість двосторонньої очищення смуг товщиною від декількох десятків докількох сотень мікрон. Дана схема може бути застосована і для обробкибільш товстих смуг. Застосування спеціальної конструкції дозволилозабезпечити рівномірний розподіл потоку електроліту, а також щільностіструму по ширині смуги, що дає можливість проводити якісне очищенняобох поверхонь і уникнути локального перегріву окремих ділянок, утому числі і крайок,

Оптимальні параметри і розташування робочого електрода по відношенню досмузі дали можливість знизити падіння напруги в електро літератур ізбільшити виділення енергії в парогазової шарі близько оброблюваноїповерхні. За результатами випробувань рекомендовані оптимальні режимиобробки, що забезпечують кількість залишкових забруднень менше 20 мг/м,при цьому час очищення скорочено до 0,1 с.

Електробезпека роботи агрегату забезпечується конструкцієюустановки, заземленням смуги, системами огорож та блокувань,встановлених на агрегаті.

На заводі фірми "Ніппон Кока" одна з установок електролітичноїочищення переобладнано для роботи в режимі високої щільності струму (неменше 1 А/см), при цьому тривалість очищення не перевищує 0,1 с. Відомостіпро інших технологічних параметрах, напрузі, склад та температуріелектроліту, а також про застосовуваної конструкції, відсутні. У той же часнаведені вище дані дуже подібні до тих, які застосовуються приелектролітний очищенню.

В цілому можна зазначити, що найбільш технологічно відпрацьованою іпідготовленої до впровадження слід вважати очищення поверхні смуги відтехнологічних мастил, механічних часток і інших забруднень післяхолодної прокатки. Мала тривалість обробки (0,1 ... 0,2 с) даєможливість проводити якісну підготовку поверхні у вузлах малоїпротяжності. Це дозволяє вводити вузли очищення до складу діючихагрегатів при їх реконструкції і збільшити їх продуктивність у томувипадку, якщо лімітуючим параметром є швидкість підготовкиповерхні.

Як правило, агрегати безперервної обробки, на які рулони смугинадходять після холодної прокатки, мають комплекс пристроїв, дездійснюється багатоступенева очищення поверхні (хімічназнежирення, щіткової-мийна обробка, низьковольтна електрохімічнаабо ультразвукове очищення). Вузол електролітного знежирення може бути встановлений замість будь-ванни, де виконуютьсявищевказані операції, а вивільнені площі можна використовувати длявстановлення додаткового технологічного обладнання, що забезпечуєпідвищення швидкості подальшої обробки.

Застосування електролітний очищення поверхні смуг після холодноїпрокатки може скоротити кількість вуглецю, який перейшов з прокатноїзмащення, що залишилася на по поверхні, в метал в процесі відпалу.

Для електролітного знежирення застосовуються технологічні розчиниприблизно такого ж складу, як при хімічному та низьковольтноїелектрохімічного очищення (водні розчини кальцинованої соди здобавками тринатрійфосфату, а також слабкі розчини лугів). Це дозволяєвикористовувати існуючі системи циркуляції при попередньому охолодженніе.?? ектроліта, який буде нагріватися при обробці. Обезжиренняперевірено при швидкостях переміщення смуг до 120 м/хв, можлива обробкапри великих швидкостях.

електролітна очищення поверхні металів і сплавів від оксидіввипробувана і може бути рекомендована до впровадження на агрегатах, депроводиться обробка смуг малої ширини, прутків, дроту і т. д.
Рекомендовані швидкості переміщення до 20 ... 30 м/хв. В даний частехнологія не розроблена настільки, щоб її можна було рекомендувати длявикористання в агрегатах, призначених для травлення широких смуг,переміщаються з великими швидкостями.

5. Очищення поверхні зварювального дроту в електроліті

Особливості очищення зварювальної (і будь-який інший) дроту, пов'язані зпротяганням її через робочий вузол, накладають певний відбиток наведення технологічного процесу і конструкцію установки.

Відразу відзначимо, що варіанти ванної обробки значно поступаютьсякамерним (і навіть спреерним) з ефективності і продуктивності. Цепояснюється неможливістю забезпечення гарної змінності електроліту впрікатодной зоні і, як наслідок, неможливістю підтримки прікатоднойобласті в найбільш оптимальному стані. На відміну від хімічноготравлення про очищення ванним способом всієї бухти дроту одночасно
(наприклад, повним або частковим зануренням) не може бути й мови черезнеможливості перебігу процесу в межвітковом просторі і проблем,що виникають з її зберіганням у неперемотанном вигляді.

Вищевикладені міркування, існуючий досвід і наші попереднідослідження привели до створення промислової установки "ЕП-10", пристрійякої показано на рис. 3.3.

Установка являє собою раму, на якій змонтованірозмотують, що спрямовує і приймальне пристрої, бак з електролітом і насосом для його подачі, робоча камера. Окремо розташованийспеціалізований джерело живлення з блоком управління і контрольнимиприладами. Механічна частина устаткування виконана на базі відомихвипробуваних інженерних рішень, які в кожному конкретному випадку,згідно з вимогами замовника, можуть бути різними.

Робочий вузол установки (рис. 3.4а) являє собою циліндричнуконструкцію, що складається з двох електрично не пов'язаних один з однимелементів: робочої камери 1 і "холодильника" 2. Позитивний полюсджерела живлення подається тільки на першу камеру. Для зручності заправкидроту у верхній частині камер поблизу перегородки 3 та кришки 5 вирізаніпрямокутні вікна, які закриваються кришками або поворотними кільцями.

При роботі установки електроліт послідовно протікає черезробочу камеру і холодильник. Співвідношення лінійних розмірів камер »,перетинів патрубків і деяких інших елементів розраховано і підібрано такимчином, щоб електричний потенціал, що потрапляє в другу камеру поелектроліту, створював на другому корпусі камери, також є-щейся анодом,певна напруга. У цьому випадку напруга на 1 перший