熱鍍鋅連續(xù)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)

熱鍍鋅連續(xù)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)

中國(guó)金屬制品行業(yè)發(fā)展迅速，呈現(xiàn)出高需求、低產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的趨勢(shì)。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)矛盾日益突出，競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。品種、質(zhì)量和成本已成為競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。很多企業(yè)在注重成本的前提下,開始采用先進(jìn)的工藝裝備技術(shù)增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。在設(shè)計(jì)工作中應(yīng)合理優(yōu)化工藝流程,將先進(jìn)的工藝裝備技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中去,以提高金屬制品行業(yè)的工藝裝備水平。本文對(duì)在設(shè)計(jì)熱鍍鋅連續(xù)作業(yè)線時(shí)采用的新技術(shù)、新工藝做一些介紹與總結(jié)。1生產(chǎn)工藝1.1熱鍍鋅連續(xù)作業(yè)線的設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝流程如下:工字輪放線→退火→水冷→電解酸洗→水洗→熱水洗→助鍍→烘干→熱浸鍍→收線→檢驗(yàn)→包裝→入庫(kù)設(shè)計(jì)的熱鍍鋅連續(xù)作業(yè)線示意圖見圖1。1.2盤重周轉(zhuǎn)器的表面處理(1)生產(chǎn)工藝采用工字輪上線,在線熱處理連續(xù)作業(yè),大盤重周轉(zhuǎn)。(2)表面處理的各種槽子采用溢流方式,鋼絲直線運(yùn)行,減小了生產(chǎn)線的阻力和彎曲變形。(3)采用多項(xiàng)新技術(shù)、新裝備提高了生產(chǎn)線的技術(shù)裝備水平,提高了生產(chǎn)率。2采用新技術(shù)、新裝備2.1爐硫復(fù)合爐墻的結(jié)構(gòu)耐火纖維具有熱容小、導(dǎo)熱系數(shù)低、容重輕、抗熱震性好等優(yōu)點(diǎn),是耐火保溫的首選材料。但耐火纖維在施工中若采用層鋪法、疊鋪法及預(yù)制塊組合施工法,均存在著勞動(dòng)強(qiáng)度大,施工環(huán)境惡劣,效率低下,并且施工質(zhì)量欠佳,特別是存在著接縫,整體性不好,使用效果較差,能耗大等缺陷。耐火纖維噴涂是一種新型的機(jī)械化耐火纖維施工工藝。利用噴涂機(jī)將耐火纖維和粘結(jié)劑混合噴到爐壁上,可使整個(gè)內(nèi)襯形成一個(gè)均勻無(wú)縫隙、強(qiáng)度高的整體制品結(jié)構(gòu),具有施工效率高、整體性好、無(wú)接縫、密封性好的特點(diǎn)。由于生產(chǎn)線的走線根數(shù)多,使得熱處理加熱爐的爐膛較寬,如按常規(guī)設(shè)計(jì)爐膛結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。本次設(shè)計(jì)的熱處理加熱爐的爐膛結(jié)構(gòu)如圖2所示。爐墻為復(fù)合結(jié)構(gòu),內(nèi)襯為113mm高強(qiáng)輕質(zhì)耐火磚,外側(cè)填充耐火纖維棉,形成保溫效果好的復(fù)合爐墻。爐頂采用硅酸鋁耐火纖維噴涂技術(shù),形成噴涂結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)化了爐膛結(jié)構(gòu),解決砌拱的難題,使?fàn)t子輕型化,保溫效果良好。2.2電化學(xué)沖洗法熱鍍鋅生產(chǎn)的表面準(zhǔn)備包括酸洗和涂層處理。酸洗主要有化學(xué)酸洗和電化學(xué)酸洗兩種方法?；瘜W(xué)酸洗是讓鋼絲通過(guò)酸槽,氧化鐵皮與酸液發(fā)生化學(xué)反應(yīng),清除氧化鐵皮。但由于化學(xué)酸洗速度慢,如果在連續(xù)線上采用此法,必須增加酸槽的長(zhǎng)度,增加占地面積,或降低運(yùn)行速度,影響生產(chǎn)能力。電化學(xué)酸洗法也稱電解酸洗法,在外加電流作用下鋼絲表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),生成氫氣或氧氣去除氧化鐵皮。電解酸洗速度快,酸液濃度的變化對(duì)酸洗的效果影響不大。電解酸洗有陰極酸洗、陽(yáng)極酸洗和陰陽(yáng)交替酸洗等幾種形式。其中陰陽(yáng)極交替酸洗綜合了單一方式的優(yōu)點(diǎn),在生產(chǎn)中應(yīng)用較廣。在設(shè)計(jì)中采用陰陽(yáng)極交替電解硫酸酸洗,并對(duì)陰陽(yáng)極交替的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),形成分段式陰陽(yáng)交替,避免了鋼絲意外停止運(yùn)行時(shí),鋼絲發(fā)熱、燒斷的現(xiàn)象。槽子采用溢流式,設(shè)計(jì)有抽風(fēng)系統(tǒng)及循環(huán)系統(tǒng),并通過(guò)良好的控制系統(tǒng)和選擇合適的電流密度,保證既酸洗潔凈,又無(wú)基體金屬的侵蝕和黑膜現(xiàn)象,為獲得良好的鍍層質(zhì)量打下了良好的基礎(chǔ)。2.3工藝設(shè)計(jì)中的問(wèn)題熱鍍鋅鍋有鐵制鋅鍋和耐火材料鋅鍋兩類。耐火材料鋅鍋具有耐鋅液侵蝕、不與鋅液發(fā)生反應(yīng)、降低鋅耗的優(yōu)點(diǎn)。耐火材料鋅鍋的發(fā)展經(jīng)歷了小塊異型磚咬合砌筑、大型預(yù)制塊砌筑和耐火材料整體澆注的施工方式。前兩種方法施工的鋅鍋經(jīng)常出現(xiàn)滲漏、浮磚、保溫不佳等問(wèn)題,在目前的設(shè)計(jì)施工中基本被拋棄。整體耐火材料澆注成型施工簡(jiǎn)單,不容易出現(xiàn)滲漏、浮磚等缺陷,甚至在陶瓷鍋體出現(xiàn)微小裂紋時(shí),鋅液進(jìn)入其中,與耐火材料凝固為一體,使結(jié)構(gòu)更加牢固,如圖3所示。在鋅鍋的設(shè)計(jì)中,對(duì)加熱方式,熔池深度、寬度和斜度等因素進(jìn)行了綜合考慮,選用耐火澆注料進(jìn)行整體澆注,對(duì)澆注料的粒度比例,主料和輔料以及添加劑的比例進(jìn)行適當(dāng)選擇。施工澆注時(shí),必須連續(xù)進(jìn)行,并注意養(yǎng)護(hù),防止鍋體發(fā)生裂紋、孔洞等缺陷。根據(jù)澆注料的特性制訂了合理的烘爐曲線,嚴(yán)格按照烘爐曲線烘爐,保證鍋體的完整性,延長(zhǎng)其使用壽命。2.4內(nèi)加熱技術(shù)的應(yīng)用耐火材料鋅鍋的加熱方式主要有上加熱和內(nèi)加熱方式。上加熱方式主要應(yīng)用于以燃?xì)夂陀蜑槿剂系臓t子,也有電阻上加熱方式。上加熱都有著共同的缺陷:鋅灰生成量大,鋅耗高;在鋅鍋的有效工作區(qū)外,必須預(yù)留足夠的加熱區(qū),增大了鋅鍋的容量;效率低、能耗高及鋅溫波動(dòng)大等。有逐漸被浸入式內(nèi)加熱技術(shù)取代的趨勢(shì)。內(nèi)加熱方式就是加熱元件插入鋅液中直接加熱,可有效提高加熱效率,降低能耗和鋅耗,精確控溫,近年在金屬制品行業(yè)推廣應(yīng)用很快。內(nèi)加熱的導(dǎo)管材質(zhì)主要有耐火材料、石英和復(fù)合金屬材料等。耐火材料和石英保護(hù)導(dǎo)管由于單支功率小、強(qiáng)度低、易碎,雖其價(jià)格便宜,但維護(hù)難度大,其應(yīng)用受到了限制。耐鋅蝕金屬?gòu)?fù)合材料內(nèi)加熱器采用耐鋅蝕的復(fù)合材料制作保護(hù)導(dǎo)管,使加熱器的強(qiáng)度和韌性有很大的提高,能抵抗鋅液凝固時(shí)的收縮力、鋅液波動(dòng)的沖擊力和工件的碰撞,降低了維護(hù)難度,延長(zhǎng)了加熱器的使用壽命。設(shè)計(jì)中采用內(nèi)加熱技術(shù),選用金屬加熱器作為加熱元件。使鋅鍋的容積在合理的范圍內(nèi)比上加熱減小約1/4,減少裝機(jī)容量約1/3。但是,金屬管內(nèi)加熱器的前期投資高以及首次鋅錠熔化的問(wèn)題,只有采用輔助的化鋅手段,在鋅鍋的鋅液達(dá)到一定高度后,才能安裝加熱器。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)因地制宜地選用。2.5合金材料的選用目前在熱鍍鋅中壓輥材料大都采用05F、08F鋼制造,雖然05F、08F鋼對(duì)于鋅液的侵蝕有一定的抵抗作用,但其使用壽命很短,一般半月就需更換。耗費(fèi)人力物力,生產(chǎn)效率大為降低。本次設(shè)計(jì)中,壓輥采用一種代號(hào)為TR5的合金材料制作。TR5是一種特殊的合金材料,此種材料抗鋅腐蝕性能良好,以前主要在帶鋼生產(chǎn)中使用。本次設(shè)計(jì)過(guò)程中,筆者對(duì)TR5材料與08F材料進(jìn)行了詳細(xì)研究和對(duì)比,決定采用TR5合金設(shè)計(jì)制造鍍鋅壓輥,生產(chǎn)實(shí)踐證明使用壽命為4個(gè)月以上,壽命大為提高。2.6調(diào)整電流降低溫度波動(dòng)的效果對(duì)于生產(chǎn)線的溫度控制,采用調(diào)功器控制,依據(jù)PID調(diào)節(jié),自動(dòng)調(diào)整電流,減少了鋅液和加熱爐的溫度波動(dòng),使加熱爐的控制精度達(dá)±1℃,鋅液溫度波動(dòng)在±2℃左右,不但減少了功率消耗,降低了鋅耗,更使產(chǎn)品的質(zhì)量及穩(wěn)定性有大幅度的提高。3加熱爐性能特點(diǎn)熱鍍鋅連續(xù)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)完成調(diào)試后,經(jīng)過(guò)1年的生產(chǎn)運(yùn)行驗(yàn)證,達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。(1)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)運(yùn)行良好,控制精度高。加熱爐溫控精度在±1℃,鋅溫波動(dòng)在±2℃。(2)熱處理爐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,升溫速度快,保溫性能良好,爐外側(cè)溫度約為45℃。(3)表面處理工序酸洗潔凈、助鍍層牢固,使成品鍍層均勻,無(wú)漏鍍現(xiàn)象。鋼絲通過(guò)電解酸洗槽后,表面干凈潔白,無(wú)黑膜現(xiàn)象產(chǎn)生。(4)鋅耗及單位能耗明顯降低,撈渣次數(shù)減少。經(jīng)統(tǒng)計(jì)比較