SU749913A1

SU749913A1 - Method of protecting metallic articles against oxidation and decarbonization at heating

Info

Publication number: SU749913A1
Application number: SU762373956A
Authority: SU
Inventors: Юрий Иванович Блинов; Ян Натанович Липкин; Николай Александрович Богатов; Виктор Федорович Степаненко; Яков Израилевич Гольдштейн; Владимир Хрисанфович Касьян
Original assignee: Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности
Priority date: 1976-06-14
Filing date: 1976-06-14
Publication date: 1980-07-23

Description

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано, в частности, при изготовлении металлоизделий подвергаемых высокотеьШератур ному нагреву в пламенных печах.The invention relates to ferrous metallurgy and can be used, in particular, in the manufacture of metal products subjected to high-temperature heating in flame furnaces.

Известны способы защиты повёрхнос— ⁵ти металла от окисления и обезуглероживания заключающиеся в предварительном нанесении на поверхность металла защитных покрытий в виде порошка со связующим или шликера £1] и [2].Known methods for protecting the surface of ⁵ metal from oxidation and decarburization are preliminary coatings on the metal surface in the form of a powder with a binder or slip £ 1] and [2].

Известен также способ защиты поверхности металла от окисления путем предварительного нанесения на поверхность покрытия, которое в процессе нагрева плавится и образует стеклянную пленку предохраняющую поверхность изделия от .окисления при высоких температурах f3^.There is also a method of protecting a metal surface from oxidation by preliminary coating a coating surface, which melts during heating and forms a glass film protecting the product surface from oxidation at high temperatures f3 ^.

Недостатками известного способа являются: снижение производительности операции нагрева ввиду наличия слоя холодного неплотного покрытия, снижения экономических показателей операции нагрева; невозможнЬсть применения способа в высокопроизводительных проходках печах (роликовые, с шагающими балками и др.) из-за механического разрушения нерасплавленного покрытия при низких- температурах.The disadvantages of this method are: a decrease in the productivity of the heating operation due to the presence of a layer of cold loose coating, lower economic performance of the heating operation; it is impossible to use the method in high-performance penetrations of furnaces (roller, with walking beams, etc.) due to mechanical destruction of the unmelted coating at low temperatures.

Возможность образования пор и трещин покрытия под действием аэродинамического потока горючих газов.Possibility of formation of pores and cracks in the coating under the influence of an aerodynamic flow of combustible gases.

Цель изобретения — повышение производительности.The purpose of the invention is to increase productivity.

Это достигается тем, что изделия, нагреваемые в окислительной среде, предварительно подогревают до 400700°С, после чего наносят покрытие в виде расплава, подаваемого потоком смеси продуктов горения топлива и порошка материала защитного покрытия, причем покрытие можно наносить слоями, чередуя периоды нагрева и нанесения покрытия. Предварительный нагрев изделий до 400-700°С позволяет при сохранении высокой тепловой производительности печи и экономичности использования топлива подготовить поверхность под нанесе—This is achieved by the fact that products heated in an oxidizing medium are preheated to 400,700 ° C, after which they are coated in the form of a melt supplied by a stream of a mixture of fuel combustion products and a powder of a protective coating material, and the coating can be applied in layers, alternating periods of heating and application coverings. Preheating products to 400-700 ° C allows you to maintain a high thermal productivity of the furnace and fuel economy, to prepare the surface under the coating—

749913 ' 4 ние покрытия из расплава с максимальной адгезией расплава к поверхности.749913 '4 melt coating with maximum melt adhesion to the surface.

При этом получаются минимальные поры, покрытие плотное и хорошо удерживается на поверхности изделий.In this case, minimal pores are obtained, the coating is dense and holds well on the surface of the products.

Послойное нанесение покрытия позволяет наносить различные по составу покрытия для каждого температурного интервала всего периода нагрева, что обеспечивает качественную защиту во всем интервале температур нагрева. Нанесение покрытия первого слоя обладающего существенной разницей в коэффициенте термического расширения с металлом .при температурах ниже 400—700°С, позволяет после нагрева при температурах, не влияющих на изменение качества поверхности, отделять от него покрытие и передавать чистые изделия для дальнейшей обработки.Layer-by-layer coating allows to apply coatings of different composition for each temperature range of the entire heating period, which provides high-quality protection in the entire range of heating temperatures. The coating of the first layer, which has a significant difference in the coefficient of thermal expansion with the metal. At temperatures below 400-700 ° C, allows after heating at temperatures that do not affect the change in surface quality to separate the coating from it and transfer clean products for further processing.

Перевод в расплав покрытия первого слоя окйслов и других загрязнений поверхности позволяет повысить эффективность действия · защитного покрытия путем дополнительной чистки поверхности металла.The transfer of the first layer of oxides and other surface contaminants into the melt of the coating makes it possible to increase the effectiveness of the protective coating by additional cleaning the metal surface.

На чертеже изображено устройство для осуществления способа. Нагреваемое изделие 1 размещено на транспортном рольганге 2 в камере нагрева 3, содержащей горелки 4. За камерой нагрева 3 расположен узел нанесения покрытия, состоящий из горелочного блока 5 и сопла 6 подачи аэросмеси порошка покрытия. За узлом нанесения покрытия расположены ряд нагревательных камер 7 с горелками 4, между которыми могут располагаться один или несколько узлов нанесения покрытия, с горелочными блоками 5 и соплами 6.The drawing shows a device for implementing the method. The heated product 1 is placed on the transport roller table 2 in the heating chamber 3 containing the burner 4. Behind the heating chamber 3 there is a coating unit consisting of a burner unit 5 and a nozzle 6 for supplying the aerosol mixture of the coating powder. Behind the coating unit there are a number of heating chambers 7 with burners 4, between which one or more coating units can be located, with burner blocks 5 and nozzles 6.

Нагрев изделий осуществляется следующим образом.Heating products is as follows.

Обрабатываемые изделия 1 по рольгангу 2 перемещаются в камеру подогрева 3, где нагреваются до температуры 400-700° С на поверхности изделий. Такой нагрев проходит с минимальным окислением металла и с весьма незначительным расходом тепловой энергии. Перемещаясь по рольгангу 2, изделие 2. за камерой подогрева 3 попадает в зону действия факела горелочного блока 5, который в направленном газо- пламенном потоке несет расплавленные частицы материала защитного покрытия, подаваемого через сопло 6. В виду того, что температура поверхности изделия 1 значительно ниже (на 300-400°С) температура крис-^: таллизации материала накрытия, на ней образуется прочная пленка покрытия, которая не отделяется от поверхности изделия 1 при перемещении по рольгангу 2 5 в камере нагрева 7. Для более качественной защиты, на поверхность изделий 1, последовательно воздействуют потоком тепла в. камере 7 и защитным покрытием, наносимым при помощи горелочного бло—· ¹⁰ ка 5 и сопла 6, установленных по длине камеры 7, чередуя периоды нагрева с нанесением покрытия. В зоне действия факела горелочного блока 5 (узла нанесения) одновременно с нанесением покры— 15 ’ тия осуществляется и нагрев по заданному режиму термической обработки.The processed products 1 along the rolling table 2 are moved to the heating chamber 3, where they are heated to a temperature of 400-700 ° C on the surface of the products. Such heating takes place with minimal oxidation of the metal and with a very small expenditure of thermal energy. Moving along the roller table 2, the product 2. behind the heating chamber 3 falls into the zone of action of the torch of the burner unit 5, which in the directed gas-flame flow carries molten particles of the protective coating material supplied through the nozzle 6. Since the surface temperature of the product 1 is significantly lower (300-400 ° C) temperature of the ^crystal: metallization occurs covering material formed thereon durable coating film which is not separated from the surface of the product 1 while moving along the roller table on May 2 in the heating chamber 7. for better protection, n surface of products 1 successively exposed to heat flow. chamber 7 and a protective coating applied by means of a burner bloc · ¹⁰ ka 5 and a nozzle 6 installed along the length of chamber 7, alternating heating periods with coating. In the zone of action of the torch of the burner block 5 (application unit), heating is also carried out simultaneously with the application of a coating of 15 ';

Для нанесения защитного покрытия можно применять порошки, полученные путем сухого помола стекла или эмале— ²θ вой фритты. При этом подбирается состав, обеспечивающий отделение покрытия от металла при охлаждении изделий за счет существенного различия коэффициентов термического расширения покрытия и ²⁵ металла.For applying a protective coating, powders obtained by dry grinding glass or enamel - ² θ howl frits can be used. In this case, a composition is selected that ensures the separation of the coating from the metal during cooling of the products due to a significant difference in the coefficients of thermal expansion of the coating and ²⁵ metal.

Предлагаемым способом можно осуществить'практически полную защиту' металла от окисления,’ обезуглероживания или других поверхностных взаимо³⁰ действий диффундирующих компонентов металла с газами. Это достигается благодаря возможности нанесения толстых и сплошных покрытий, что обеспечивается направленным газовопламенным потоком, ³⁵ несущим расплавленный материал.The proposed method can be implemented 'almost complete protection' of the metal from oxidation, 'decarburization or other surface interactions of ³⁰ diffusing components of the metal with gases. This is achieved due to the possibility of applying thick and continuous coatings, which is ensured by a directed gas-flame flow, ³⁵ carrying molten material.

Защитный материал может быть многократно использован путем помола в порошок после отделения от поверхности охлажденного изделия, ⁴⁰ Предлагаемый способ может быть использован при нагреве заготовок перед прокаткой в печах с перемещаемым по— дом (например, в кольцевых). В этом случае можно применять эмали или стек⁴⁵ ла, которые при температуре обработки находятся в расплавленном (размягченном) состоянии и в таком виде удерживаются поверхностью.The protective material can be repeatedly used by grinding into powder after separation of the cooled product from the surface. ^{40 The} proposed method can be used to heat billets before rolling in moving furnaces (for example, in ring ovens). In this case, enamels or a ^45- liter stack can be used, which at the processing temperature are in a molten (softened) state and are held in this form by the surface.

Применение предлагаемого способа ⁵⁰ при термообработке, например труб из стали марки ШХ-15, а также котельных труб, позволит избежать операции. удаления обезуглероженного и окисленного слоя, а также увеличить выход годного. \ · . ,, 'The application of the proposed method ⁵⁰ during heat treatment, for example, pipes made of steel grade SHX-15, as well as boiler pipes, will avoid the operation. removal of decarburized and oxidized layer, as well as increase yield. \ ,, '

Claims

melt coating with maximum melt adhesion to the surface. At the same time, minimal pores are obtained, the coating is dense and well retained on the surface of the products. Layering of the coating allows the application of coatings of different composition for each temperature and interval over the entire heating period, which provides high-quality protection over the entire heating temperature range. Coating the first layer with a significant difference in the coefficient of thermal expansion with the metal. At temperatures below 400-7OO C, after heating at temperatures that do not affect the surface quality, it is possible to separate the coating from it and transfer the clean products for further processing. Conversion of the first layer of oxides and other contaminants into the melt makes it possible to increase the effectiveness of the protective coating by additional cleaning of the metal surface. The drawing shows a device for implementing the method. The heated product 1 is placed on the transport roller table 2 in the heating chamber 3, containing: a common burner 4. Behind the heating chamber 3 there is a coating unit, which is connected from the burner unit 5 and the nozzle 6 for supplying an aero mix powder of the coating. Behind the coating unit there are a row of heating chambers 7 with burners 4, between which one or several coating units can be located with burner blocks 5 and nozzles 6. The product is heated as follows. The processed products 1 along the roller table 2 are moved to the heating chamber 3, where they are heated to a temperature of 400-70 ° C on the surface of the products. This heating takes place with minimal oxidation of the metal and with a very low consumption of thermal energy. Moving along the roller table 2, product 2. for heating chamber 3 enters the zone of action of the torch of the burner unit 5, which in the directional gas-flame flow carries molten particles of the protective coating material through a nozzle 6. 6 in view of what the surface temperature product 1 is significantly below (on) the crystallization temperature of the lid material; a strong coating film is formed on it that does not separate from the surface of product 1 when moving along the roller table 2 in the heating chamber 7. For better protection, The properties of products 1 are sequentially affected by the heat flux in chamber 7 and the protective coating applied with the aid of a burner block 5 and a nozzle 6 installed along the length of chamber 7, a series of heating periods with coating. In the zone of action of the torch of the burner unit 5 (application unit), simultaneously with the application of the coating, the heating is performed according to a given heat treatment mode. Powders obtained by dry grinding of glass or enamel frit can be used to apply a protective coating. In this case, a composition is selected that ensures the separation of the coating from the metal upon cooling the articles due to a significant difference in the coefficients of thermal expansion of the coating and the metal. The proposed method can be used to practically completely protect the metal from oxidation, decarburization or other surface interactions of diffusing metal components with gases. This is achieved due to the possibility of applying thick and continuous coatings, which is ensured by a directed gas-flame flow carrying the molten material. The protective material can be reused by grinding to a powder. After separating the cooled product from the surface. The proposed method can be used for heating billets before rolling in furnaces with a movable hearth (for example, in ring ones). In this case, enamels or glasses can be used, which are in the molten (softened) state at the treatment temperature and are kept in this form by the surface. The application of the proposed method during heat treatment, for example, pipes made of steel grade SH-15, as well as boiler tubes, will allow to avoid the operation of removing the decarburized and oxidized layer, as well as to increase the yield. Claim 1. Protecting metal products from oxidation and decarburization.

when heated, including the application of a protective coating, for example, glass or enamel, characterized in that, in order to maintain performance, the surface of the product is heated to 400-700 ° C, then affected by the flow of a mixture of combustion products with a protective coating powder.

2. The method according to claim 1, characterized by the fact that the coating is applied

layers, a series of periods of heating and coating.

Sources of information grafted into account in the examination

1. US patent number 3415691, CL. 148 6, 11, published, 1966,

2. Japanese Patent M 27926, cl. 10 A 710.1, pub. 197O.

3. USSR author's certificate N9 417495, cl. From 21 D 1/70, 1972.

/ “) Ifi ,,,; / / / / /// IV