Маркировка в металлургии: горячего металла,
труб, листа, проката, рулонов, слябов

Компания «ИНТЕРТУЛМАШ» специализируется на проектировании и поставке оборудования маркировки изделий металлургических заводов.

Наши инженеры разрабатывают и внедряют специализированные комплексные решения в металлургии для маркировки как холодного, так и горячего металла.

Автоматизированные и автоматические системы позволяют производить клеймение и маркировку следующих типов изделий: труб, листа, проката, рулонов, слябов, чушек и т.д.

Наши специалисты также внедряют системы идентификации и прослеживаемости изделий на протяжении всего производственного цикла изделий, в том числе с возможностью передачи и использования данных на следующих стадиях (хранения, эксплуатации и т.д.).

При проектировании систем используется оборудование ведущих мировых фирм-производителей, которое оптимально подходит для задач наших Заказчиков в каждом конкретном случае.

Наши инженеры проектируют и внедряют следующие виды решений по промышленной маркировке на холодном и горячем металле:

• Ударно-механическая маркировка и маркировка прочерчиванием (с помощью штамповки)

• Маркирование краской или чернилами

• Маркирование спреем

• Лазерная маркировка

• Маркирование табличками (бирками)

Все решения имеют возможность программирования состава марки, возможность выбора типов и размеров шрифта посредством встроенных систем управления, а также легко интегрируются с заводскими автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУТП) - системами управления конвейерными линиями и т.п.

Промышленная маркировка в металлургии распространена и во многих случаях обязательна. В зависимости от материала, на который наносится маркировка, и требований, предъявляемых стандартами, техническими условиями и заказчиками, возможно использование различных видов маркировки труб, проката, листов, рулонов, чушек, слябов и пр. Соответственно, для нанесения различных видов маркировки используется различное оборудование. 

Ударно-механическая маркировка и маркировка прочерчиванием (маркировка при помощи штамповки)

Штамповка является основным методом маркировки в металлургии. Основными преимуществами ударно-механической маркировки и маркировки прочерчиванием являются следующие факторы:

• нанесенная маркировка при помощи штамповки представляет собой единое целое с металлоизделием, ее невозможно поменять (как этикетку или бирку) или смыть;
• штампованная маркировка имеет долгосрочную надежность и сохранность обозначения металлоизделия при транспортировке, перегрузке, складировании и хранении;
• возможно использование этого вида маркировки на неровных и грубых поверхностях металлоизделий;
• быстрое нанесение;
• легкая и точная идентификация при ручной или автоматической обработке металлоизделий.

Наиболее широко метод штамповки применяется при маркировке горячего металла, выполняемой на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), а также при клеймении горячего металла в цехах горячего проката и при маркировке листа толстолистовой стали.

Маркировка при помощи штамповки наносится в виде буквенно-цифровых комбинаций, графически оформленных в виде совокупности точек. Маркировка наносится путем удара высокопрочных металлокерамических игл по металлоизделию. Кодировка маркировочного обозначения вводится при помощи электронного оборудования, что обеспечивает большую вариативность используемых текстов и кодов.

Агрегат для нанесения маркировки путем штамповки состоит из следующих узлов:

• штамповочная головка с кассетой ударных игл. Головка с кассетой является неразборным моноблоком, имеющим внутреннее воздушное охлаждение;
• манипулятор, перемещающий штамповочную головку к месту проведения операции по маркировке;
• пневматическое оборудование для перемещения и приведения в действие манипулятора и штамповочной головки;
• электронное программное обеспечение, размещаемое в защищенном отдельном блоке;
• место оператора, оборудованное клавиатурой для подбора кода маркировки;
• пульт управления для эксплуатации маркировочного агрегата и проведения на нем сервисных работ.

Кодировку для маркировки металлоизделий можно передать по компьютерной сети, запрограммировать или ввести вручную.

Основные характеристики

• Постоянные метки для идентификации в течение длительного периода транспортировки и хранения .

• Надежность метки в суровых условиях транспортировки и хранения.

• Высокая степень разборчивости символов для обычного или автоматического считывания.

• Разборчивая маркировка на грубых и неровных поверхностях.

• Высокая скорость маркировки.

Маркировка краской или чернилами

Маркировка красками или специальными чернилами - один из старейших способов маркировки. Наибольшее распространение сегодня маркировка красками имеет в легкой, электронной и пищевой промышленности, где используется оборудование типа IMAJE и DOMINO. Эти маркеры оборудованы специальными головками с соплами, с помощью которых возможно нанесение любого вида маркировки. Контрастность изображения обеспечивается различным количеством точек на единицу площади изображения. Новейшее оборудование для маркировки красками позволяет создавать разноцветные обозначения очень высокого качества.

Однако клеймение горячего металла красками невозможно: лучшие образцы лакокрасочной продукции выдерживают температуру не более 1.000 ºС. Плюс к этому в условиях металлургических предприятий и горячих цехов трудно обеспечить необходимую чистоту и приемлемый температурный режим, требуемые для безотказной работы краскоструйных сопел.

Затрудняет использование краскоструйных маркеров и характер поверхности многих металлоизделий. Окалина, пыль, неровности, влага и т.п. делают маркировку красками фрагментарной и недолговечной.

Все перечисленные факторы делают невозможным или экономически невыгодным использование краскоструйных маркеров в горячих цехах и при машинах непрерывного литья заготовок.

Однако маркировка в металлургии красками применяется - для обозначения холодных (остывших) металлоизделий. Единственное требование для использования маркировки красками - чистота и высокая адгезивность поверхности.

Краски используют для маркировки труб горячекатаных (на выходе из прокатного стана, когда температура изделия становится приемлемой), маркировки слябов и блюмов и т.п.

Оборудование для маркировки краской состоит из следующих узлов:

• головка с 7 или 9 соплами;
• манипулятор для перемещения головки с соплами;
• специальная панель для подготовки краски;
• пульт управления;
• терминал для оператора, с помощью которого можно вручную задавать параметры маркировки;
• электронная система управления (программное обеспечение).

Краскосопла имеют увеличенный диаметр отверстий, что препятствует их засорению, и приспособлены для операции самоочищения. Минимальная высота наносимой маркировки - 19 миллиметров, что может служить ограничением в использовании такого оборудования для некоторых видов металлоизделий.

С помощью оборудования для маркировки краской можно наносить не только буквенно-цифровые коды, но и штрих-коды. Однако, на данном оборудовании можно нанести только бинарные коды (содержащие минимум информации о металлоизделии), для считывания которых нужна специальная аппаратура (промышленные сканеры).

Оборудование для нанесения маркировки краской имеет высокую степень надежности. Однако, при использовании маркировки в металлургии с помощью красок и специальных чернил необходимо учитывать, что для полного высыхания краски требуется определенное время, при этом чем горячее металлоизделие, тем больший срок требуется для высыхания краски. При высокой температуре маркируемых металлоизделий также повышаются эксплуатационные расходы на краскоструйное оборудование: увеличивается расход красок, требуется больше времени для технического обслуживания агрегата и т.п.

Основные характеристики

• Постоянные метки для идентификации

• Высокая степень разборчивости символов для обычного или автоматического считывания в условиях неповреждения метки

• Разборчивая маркировка на грубых и неровных поверхностях.

• Высокая скорость маркировки.

Лазерная маркировка

Лазерная маркировка - самый современный способ нанесения требуемого обозначения, используемый в том числе и при маркировке в металлургии. Лазерная маркировка имеет много преимуществ, среди которых выделим:

• возможность нанесения практически на любой продукт промышленного изготовления - пластиковые изделия, стекло, металлоизделия, дерево и пр.;
• широкий выбор наносимых обозначений - от одномерных (1D) линейных штрих-кодов до двумерных (2D) изображений, в том числе сложных, вплоть до логотипов и защитных рисунков;
• высокая читабельность лазерной маркировки. Для считывания информации, нанесенной с помощью лазера, можно использовать даже недорогие сканеры, причем со значительного расстояния;
• очень высокая износоустойчивость, в том числе к температурному и абразивному воздействию;
• высокая контрастность и четкость изображений на маркировке, возможность прорисовки изображений практически любого размера.

Маркировка в металлургии с помощью лазерных установок имеет ряд особенностей, которые ограничивают ее применение. Если для нанесения лазерной маркировки на пластик или стекло не требуется специальной подготовки поверхности, а нанесение изображения можно производить полностью бесконтактным методом, то для абсолютного большинства металлоизделий необходима подготовка поверхности для нанесения лазерного клейма.

Такая подготовка поверхности металлоизделия заключается в предварительном нанесении на место клейма специальной белой краски, по которой и будет выжигаться лазерная маркировка. Необходимость использования краски вводит ряд ограничений:

• невозможно клеймение горячего металла;
• требуется время для высыхания краски;
• поверхность металлоизделия должна обладать достаточной адгезивностью для сохранности красочной основы лазерной маркировки.

В металлургии широко применяется лазерная маркировка листа толстостенной стали, наносимая на кромку изделия. Специальная керамическая краска наносится с помощью штемпельной подушечки или краскопульта на металлоизделие, после чего с помощью лазера практически моментально выжигается требуемая маркировка. Фон из керамической белой краски нужен для создания контрастной маркировки изделий.

Опыт показывает, что применение лазера для маркировки горячего металла - не самое эффективное решение: лучше использовать другие способы маркировки. Однако в зависимости от технологических процессов, применяемых на металлургическом предприятии, лазерное оборудование используют и для маркировки труб, проката, рулонов, чушек, слябов и прочей продукции.

Оборудование для нанесения лазерной маркировки состоит из следующих узлов:

• оборудование для нанесения краски на изделие (штемпель или краскопульт);
• лазер СО2;
• автоматизированный манипулятор для подведения лазера к требуемому участку изделия;
• терминал оператора;
• система управления оборудованием.

К преимуществам использования лазеров при маркировке в металлургии следует отнести невысокие энергетические и эксплуатационные затраты оборудования, а также высокое качество такого вида клеймения.

Основные характеристики

• Используют сочетание пистолета распыления краски и лазер CO2,

• Возможность нанесения штрих-кодов (bar code), логотипов, любых символов

Маркировка с помощью табличек (бирок)

В последние годы маркировка с помощью привариваемых табличек (бирок) стала востребованной для многих видов металлопродукции. Маркировка привариваемыми табличками дает надежную автоматическую идентификацию любых металлоизделий, поэтому она нашла широкое применение при маркировке горячего металла. Привариваемые таблички не мешают технологическим процессам обработки металлоизделий, надежны при дальнейшей транспортировке, складировании и хранении.

К преимуществам такого метода маркировки в металлургии следует отнести следующее:

• табличку с маркировкой можно прикреплять к любому металлоизделию независимо от его размеров, характера поверхности, температуры изделия и т.п.;
• в качестве носителя маркировки выступает заранее изготовленная металлическая табличка с четкой маркировкой, которая легко читается (в том числе автоматически с помощью детекторов или сканеров) и не боится непогоды и неблагоприятных погодных и атмосферных условий;
• для автоматического считывания информации об изделии на таблички практически всегда наносится штрих-код, который может нести очень большой объем информации об изделии и его изготовителе;
• при массовом применении использование табличек для маркировки экономически оправдано, особенно в тех случаях, когда нанесение другого вида маркировки невозможно или ненадежно.

Таблички для маркировки труб, листа, рулонов, проката, чушек, слябов и прочего изготавливаются из металла с нанесением специальной белой керамической краски. После бесконтактного нанесения лазером СО2 буквенно-цифровых кодов и штрих-кода получается четкая, контрастная маркировка, стойкая к износу и неблагоприятным внешним условиям. В настоящее время для кодировки металлоизделий используются линейные одномерные (1D) штрих-коды в виде линий. Вся информация об изделии и его изготовителе закодирована с помощью поперечных линий и пробелов между ними.

Возможно применение различных штрих-кодов, используемых в промышленности и читаемых стандартными сертифицированными детекторами (сканерами). При подборе наиболее оптимального символа (Code 128, 39, 2 of 5 и т.д.) учитываются условия нанесения штрих-кода для каждого вида металлоизделий, а также объем информации, который необходимо использовать для маркировки в металлургии.

Для изготовления маркировочных табличек используется специальный лазерный принтер. С помощью компьютера оператор может задать на рабочем терминале или получить по компьютерным сетям от вышестоящей АСУТП все необходимые данные для печати табличек. Лазерный принтер для изготовления маркировочных табличек очень компактен и свободно размещается рядом с персональным компьютером оператора установки. Выбор необходимого лазерного принтера определяется требованиями, предъявляемыми к маркировочным табличкам:

• размеры маркировочной таблички;
• объем информации, подлежащей кодировке, а также размер кодировки, который необходимо нанести на табличку;
• требуемая производительность (скорость печати табличек).

Исходным материалом для изготовления маркировочных табличек является специальная металлическая лента с керамическим покрытием, на котором лазером выжигается маркировка труб, листа, проката и т.п.

Промаркированные лазером таблички прикрепляются к металлоизделиям либо вручную, либо с использованием автоматизированного сварочного оборудования. Для ручного крепления маркировочных табличек используют строительные пистолеты или ручные сварочные аппараты.

Использование автоматизированного сварочного оборудования может быть обусловлено условиями работы, а также желанием снизить количество ручного труда, что экономит не только рабочую силу, но и время. Маркировку горячего металла, когда температура металлоизделий достигает 1.000 ºС, лучше и безопаснее проводить с помощью сварочных автоматов. Так, маркировка слябов, разливаемых на МНЛЗ, возможна только с помощью автоматизированного оборудования, без участия человека.

Выбор метода крепления маркированной таблички осуществляется исходя из особенностей технологического процесса металлургического предприятия и с учетом техники безопасности для персонала. Наиболее часто для крепления маркировочных табличек используются следующие операции:

• крепление с помощью гвоздей (шурупов, клепок, шлиц и пр.);
• крепление с помощью проволоки или перевязочной ленты;
• сварка по технологии MIG;
• контактная или дуговая сварка.

Агрегат автоматического крепления маркировочных табличек состоит из следующих узлов:

• оборудование для изготовления маркировочных табличек (лазерного принтера, ножниц и пр.);
• манипулятор для доставки таблички к месту крепления на металлоизделии;
• сварочный автомат для крепления маркировочной таблички;
• рабочее место оператора с пультом управления и сервисной панелью;
• программное обеспечение в отдельном защищенном блоке.

Основные характеристики

• Возможность присоединения постоянных, высоконадежных табличек с штрих-кодами и другой информацией

• Отсутствие воздействия на металл

• Высокая надежность соединения с помощью сварки

• Малый цикл маркировки - около 15 секунд.

Для идентификации и прослеживаемости изделий системы маркировки и клеймения дополняются системами для распознавания символов и марок.

Системы распознавания символов и марок

Основные характеристики

• Возможность распознавания на дистанции до 15 метров

• Считывание с транспортировщиков

• Считывание с кранов

• Отслеживание изделий в любых точках производственного процесса

• Распознавание всех типов маркировки: механической, краской, набивными табличками.