CN102002660A

CN102002660A - 一种用于热镀锌生产线的锌液储存罐及其储存锌液方法

Info

Publication number: CN102002660A
Application number: CN 201010288090
Authority: CN
Inventors: 孔纲; 朱林龙; 卢锦堂; 陈元祖; 车淳山; 方振荣; 陈煦; 冉成进
Original assignee: SHANGHAI YONGFENG HOT-DIP GALVANIZING Co Ltd; South China University of Technology SCUT
Current assignee: Shanghai Yongfeng Hot-Dip Galvanizing Co., Ltd.
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2030-09-17
Also published as: CN102002660B

Abstract

本发明公开了一种用于热镀锌生产线的锌液储存罐及其储存锌液方法。锌液储存罐包括储锌罐和PLC温度采集及控制系统；储锌罐的罐体内胆的下部设有砖砌体，侧面四周设有罐壁保温衬，上部设有罐体保温盖；罐体内胆选用厚度20～50mm的热镀锌锌锅专用钢板材料，该热镀锌锌锅专用钢板材料为XG08型号钢板，该钢板材料的化学成分中C的重量百分含量＜0.08％；Si的重量百分含量≤0.03％；储存锌液方法通过插入罐内锌液的热电偶测量锌液温度，由PLC温度采集模块和继电器组件同时控制多个储锌罐体加热元件，实现对罐内锌液进行加热保温。使用本发明储存锌液，既减少了锌的氧化损失，又缩短了停产时间。

Description

一种用于热镀锌生产线的锌液储存罐及其储存锌液方法

技术领域

本发明涉及一种用于热镀锌生产线的锌液储存罐及其储存锌液方法；该锌液储存罐用于批量热镀锌生产需要停炉检修或更换锌锅时锌锅内的锌液储存。

背景技术

热镀锌生产线在生产工作中会遇到因铁制锌锅遭到腐蚀需要检修，或者锌锅接近使用年限需更换锌锅的情况，这都不可避免地会遇到锌锅中锌液处理的问题。随着我国热镀锌工业的发展，大多数企业已经将原先旧的、小的生产线进行了改造重建，锌锅容锌量普遍超过300吨，有的锌锅容锌量甚至超过1000吨，锌锅长度超过12米的生产线已经相当普遍。当需要长时间停止加热镀锌炉，进行检修或更换锌锅时，锌锅内的锌液必须打捞出来。常规且目前广泛采用的方法是将锌锅里的锌液泵至铸锭模，凝固成一个个锌锭储存。待检修完成或锌锅更换完毕后再将锌锭摆放至锌锅内，缓慢融化。为避免沉于锌锅底部的锌渣泛起，造成镀件表面产生锌渣粒子，影响镀件外观质量，现在热镀锌炉往往设计为加热锌锅壁而锌锅底部不加热。如果锌锅加热过快，温度较高的锌锅上部的膨胀就会受温度较低的锌锅底部约束，温度较低部分的锌锅底部就会出现拉应力。当两部分温差加大，拉应力也会加大，可能引起锌锅的开裂破坏。锌锅是热镀锌厂的心脏，因此为了保证锌锅的安全，凝固的锌锭放入锌锅后必须缓慢加热锌锅至锌锭熔化，整个升温时间通常需持续15-25天。固态锌的膨胀系数比铁大，在加热融化时会产生很大的应力，故也不能将锌液凝固在锌锅内，必须将锌液打捞出来。

因此，目的处理锌锅内的锌液的方式存在几方面问题：(1)重新升温时，长时间的升温过程需要消耗较多的能源；(2)将锌液铸成锭后再熔化将造成较多的锌被氧化；(3)长时间的升温就意味着长时间的停产，这将可能造成企业客户的流失，给企业造成较大的损失。

发明内容

本发明的首要目的是为了克服上述锌液处理方法所存在的不足，提供一种用于热镀锌炉改造或停炉检修时锌锅锌液储存的处理方法，缩短热镀锌炉改造或停炉检修后重新升温的时间，减少锌液氧化，节约能源。

本发明的另一个目的是提供一个实现上述方法的装置。

本发明第一目的通过如下技术方案实现：

一种用于热镀锌生产线的锌液储存罐，包括储锌罐和PLC温度采集及控制系统；所述储锌罐包括储锌罐内胆、罐壁保温衬、砖砌体和罐体保温盖；罐体内胆的下部设有砖砌体，侧面四周设有罐壁保温衬，上部设有罐体保温盖；罐体内胆选用厚度20～50mm的热镀锌锌锅专用钢板材料，该热镀锌锌锅专用钢板材料为XG08型号钢板，该钢板材料的化学成分中C的重量百分含量＜0.08％；Si的重量百分含量≤0.03％；罐体保温盖1带有保温材料内衬的钢板结构，罐体保温盖上设有一小孔，小孔直径10～20mm，用于插入热电偶，热电偶放置在热电偶套管中，通过热电偶套管伸入罐体内部；热电偶套管由热镀锌锌锅专用钢板材料制成；砖砌体由粘土质耐火砖和轻质耐火砖砌成；罐体加热元件置于罐体底部砌体与罐体内胆之间，以底加热方式加热锌液；

所述PLC温度采集及控制系统包括加热元件、热电偶、PLC温度采集模块、继电器控制组件和计算机；多个加热元件分别通过电缆与继电器控制组件连接；多个热电偶通过补偿导线与PLC温度采集模块连接，PLC温度采集模块通讯接口与计算机信号连接，将PLC温度采集模块采集的温度数据传输至计算机进行记录和分析。

为进一步实现本发明第一目的，所述储锌罐还包括钢结构立柱和底盘；底座用方钢管焊接组成圆形；沿底座周边每隔60℃外伸焊接一块第一连接钢板，第一连接钢板上开2个圆孔，在底座上的连接钢板处，沿锌锅高度方向向上设立6根方钢管制作的立柱；每根立柱下方焊接一块第二连接钢板，第二连接钢板上的开孔与底座的第一连接钢板对齐，通过螺栓将与底盘和立柱相连接。

所述罐体内胆优选制作成圆柱形空腔结构。

所述罐壁保温衬优选用硅酸镁或硅酸铝陶瓷纤维材料制备。

所述热电偶优选为测量锌温用的K分度热电偶。

所述罐体加热元件材料优选为0Cr25Al5电阻丝。

所述PLC温度采集模块优先选用多通道PID温度控制器XMY6001。

所述继电器控制组件优先选用中间继电器。

本发明的另一目的通过如下技术方案实现：

一种上述锌液储存罐储存锌液方法：当热镀锌生产线停炉检修或更换锌锅过程时，将锌锅内的锌液由抽锌泵抽至锌液储存罐中，待锌液装满后，盖上罐体保温盖，将热电偶及套管插入罐盖上预留的小孔；盖好保温盖后，打开PLC温度采集模块、继电器控制组件和计算机的电源，在PLC温度采集模块上同时为每个储锌罐分别设定好需要保温的温度范围420～460℃，当储锌罐中锌液的温度下降接近保温的温度范围的低值时，PLC温度采集模块通过继电器控制组件使加热元件处于通电加热状态，当储锌罐中锌液的温度上升接近保温的温度范围的高值时，PLC温度采集模块通过继电器控制组件使加热元件停止加热，使锌液温度维持在420～460℃。

上述技术方案中所述的当储锌罐中锌液的温度下降接近保温的温度范围的低值时是指温度下降到420～425℃时，温度下降接近保温的温度范围的低值；所述当储锌罐中锌液的温度上升接近保温的温度范围的高值时是指温度上升达到455～460℃时，温度上升接近保温的温度范围的高值。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

(1)一般镀锌炉改造及检修所需时间为数天或数十天。本发明将锌液导入储锌罐内储藏，可以缩短停炉检修或更换锌锅时重新熔化锌锭的时间、减少锌的氧化。在做好储锌罐保温及控温的前提下，节约锌炉升温所需能源。当前锌锅的容锌量都较大，需要使用多个储锌罐，采用多通道PLC自动加热控温系统，可实现同时自动对多个储锌罐内锌液的温度进行测量和控制。

(2)本发明的方法简单易用、设备制作方便，占地面积小，便于现场摆放和运输，既缩短了停产时间，又减少了锌的损失，具有显著的社会效益和经济效益。

(3)本发明储锌罐内胆选用热镀锌锌锅专用钢板材料，材料的化学成分中C、Si、Mn、P、S含量较低，以重量百分比计，如C＜0.08，Si≤0.03，其形状制作成圆柱形，使储锌罐内胆可以贮存较大体积的锌液，同时具有一定的强度、热传导性能及可加工性能好，减小内胆的内应力以及防止被锌液的快速腐蚀。

(4)为了减少储锌罐长时间保温消耗的能量，本发明罐壁保温衬采用适当厚度的硅酸镁陶瓷纤维或硅酸铝陶瓷纤维等保温性能好的耐火材料，并在保温衬外面衬上用镀锌钢板封闭，既保护耐火材料壁衬，又保证整个罐体的密闭性，进一步减少热量的散失。

(5)为了使储锌罐底部保温并能承受所储锌罐体和锌液的重量，罐体底部采用粘土质耐火砖及轻质保温砖砌体结构，砌体侧面外衬薄钢板，以保证罐体的密闭性。

(6)为了减少储锌罐罐口的散热损失，储锌罐保温盖也采用适当厚度的保温性能好的耐火材料，如硅酸镁或硅酸铝陶瓷纤维等，并外衬薄钢板，方便盖上或移去。在保温盖上开小孔设置热传感器套管，使热传感器套管可以充分伸入罐内。

(7)为了使储锌罐内的锌液可以长时间维持在420℃以上，一般在420～460℃范围，储锌罐配有多通道PLC自动加热控温系统，可实现同时自动对多个储锌罐内锌液的温度进行测量和控制。

(8)为了准确测量罐内的锌液温度，采用K分度热电偶插入罐体保温盖的热电偶套管内，与套管一起伸入罐内的锌液中至少50cm至1米。

(9)为了使储锌罐保持良好密闭性及整个刚性，可以在未装锌液时方便运至贮存地点，整个罐体外衬薄钢板并由各种型钢组成的支撑连接结构件等形成稳固的钢结构。钢结构部分立柱与底座间采用螺栓连接。

附图说明

图1为单个用于热镀锌生产线的锌液储罐系统的结构示意图。

图2-1为图1中底座3-2的结构示意图。

图2-2为图1中立柱3-1与底座3-2连接立面示意图。

图2-3为立柱3-1的连接板与底座3-2的连接板连接俯视示意图。

图3为本发明用于热镀锌生产线的锌液储罐系统的结构示意图。

图中示出：罐体保温盖1，罐体内胆2，钢结构3(立柱3-1和底座3-2)，罐壁保温衬4，罐体加热元件5，砖砌体6，电缆7，多通道PLC温度采集及控制系统8(PLC温度采集模块8-1和继电器控制组件8-2)，补偿导线9，热电偶10，计算机11。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是本发明要求保护的范围并不局限实施方式表述的范围。

如图1所示，一种用于热镀锌生产线的锌液储存罐，包括储锌罐和PLC温度采集及控制系统；储锌罐包括储锌罐内胆2、罐壁保温衬4、罐体底部的砖砌体6、罐体保温盖1及钢结构立柱3-1和底盘3-2；罐体内胆2下部设有砖砌体6，侧面四周设有罐壁保温衬4，上部设有罐体保温盖1；罐体内胆2选用厚度20～50mm的热镀锌锌锅专用钢板材料，该热镀锌锌锅专用钢板材料由鞍山钢铁集团公司生产的XG08型号钢板，该钢板材料的化学成分中C、Si、Mn、P、S的含量都较低，其中C的重量百分含量＜0.08％；Si的重量百分含量≤0.03％，该钢板能有效地抗锌的腐蚀。罐体内胆2优选制作成圆柱形空腔结构。罐壁保温衬4由保温性能好的保温材料制备，优选用硅酸镁或硅酸铝陶瓷纤维材料制备；并在保温衬外面衬上用镀锌钢板封闭，既保护耐火材料壁衬，又保证整个罐体的密闭性，进一步减少热量的散失。罐体保温盖1为带有保温材料内衬的钢板结构，罐体保温盖1上设有一小孔，小孔直径10～20mm，用于插入热电偶10，热电偶10放置在热电偶套管中，通过热电偶套管伸入罐体内部。热电偶10为测量锌温用的K分度热电偶。热电偶套管由热镀锌锌锅专用钢板材料制成。采用K分度热电偶插入罐体保温盖的热电偶套管内，与套管一起伸入罐内的锌液中至少50cm至1米。砖砌体6由粘土质耐火砖和轻质耐火砖砌成。罐体加热元件5置于罐体底部砌体6与罐体内胆2之间，以底加热方式加热锌液；罐体加热元件5材料优选为0Cr25Al5电阻丝。

如图2-1、2-2、2-3所示，整个罐体底部用方钢管焊接组成圆形底座3-2，沿底座周边每隔60℃外伸焊接一块第一连接钢板3-2-1，第一连接钢板3-2-1上开2个圆孔，在底座上的连接钢板3-2-1处，沿锌锅高度方向向上设立6根方钢管制作的立柱3-1；每根立柱3-1下方焊接一块第二连接钢板3-1-1，第二连接钢板3-1-1上的开孔与底座3-2的第一连接钢板3-2-1对齐，通过螺栓3-3将与底盘3-2和立柱3-1相连接。搬运时将螺栓3-3拧紧，而储锌罐在加热时将螺栓松开，以释放储锌罐加热时锌锅膨胀所产生的应力。

如图3所示，PLC温度采集及控制系统包括加热元件5、热电偶10、PLC温度采集模块8-1、继电器控制组件8-2和计算机11。多个加热元件5分别通过电缆7与继电器控制组件8-2连接；多个热电偶10通过补偿导线9与PLC温度采集模块8-1连接，PLC温度采集模块8-1通讯接口与计算机11信号连接，将PLC温度采集模块8-1采集的温度数据传输至计算机11进行记录和分析。PLC温度采集模块8-1可选用多通道PID温度控制器，北京金立石仪表厂生产的多通道PID温度控制器XMY6001，每个回路温度单独显示实际值、设定值，参数可单独修改，并能对多点温度进行独立控制，互不干扰，且带有报警功能和通讯接口。继电器控制组件8-2选用中间继电器，如浙江正泰集团生产的中间继电器DZB-12B，220V/2A。

当热镀锌生产线停炉检修或更换锌锅过程时，将锌锅内的锌液(熔化的锌)由抽锌泵抽至储锌罐中，待锌液装满后，盖上罐体保温盖1，将热电偶10及套管插入罐盖1上预留的小孔；盖好保温盖1后，即可打开PLC温度采集模块8-1、继电器控制组件8-2和计算机11的电源，在PLC温度采集模块8-1上同时为每个储锌罐分别设定好需要保温的温度范围420～460℃，同时可记录每个储锌罐中锌液随时间的变化。当储锌罐中锌液的温度下降接近温度范围420～460℃的低值时，PLC温度采集模块8-1通过继电器控制组件8-2使加热元件5处于通电加热状态，当储锌罐中锌液的温度上升接近温度范围420～460℃的高值时，PLC温度采集模块8-1通过继电器控制组件8-2使加热元件停止加热。优选地当温度下降到420～425℃时，温度下降接近保温的温度范围的低值；温度上升达到455～460℃时，温度上升接近保温的温度范围的高值。PLC温度采集模块8-1具有多个通道，可分别实现对每个储锌罐温度的控制。锌液温度维持在420～460℃，实现长时间保温；待检修停炉或更换锌锅完成后，关闭系统电源，打开罐体保温盖1，将罐内锌液抽回锌锅；所述储锌罐可储存锌液重量20～80吨。通过采用储锌罐的方法可以维持锌液温达数天至数十天。

本发明通过与温度设定值相对比，控制继电器控制组件的通断，从而控制储锌罐的加热状态，可同时实现对多个储锌罐内锌液温度的自动控制，同时将数据传输至计算机进行记录和分析。

Claims

1.一种用于热镀锌生产线的锌液储存罐，其特征在于包括储锌罐和PLC温度采集及控制系统；所述储锌罐包括储锌罐内胆、罐壁保温衬、砖砌体和罐体保温盖；罐体内胆的下部设有砖砌体，侧面四周设有罐壁保温衬，上部设有罐体保温盖；罐体内胆选用厚度20～50mm的热镀锌锌锅专用钢板材料，该热镀锌锌锅专用钢板材料为XG08型号钢板，该钢板材料的化学成分中C的重量百分含量＜0.08％；Si的重量百分含量≤0.03％；罐体保温盖带有保温材料内衬的钢板结构，罐体保温盖上设有一小孔，小孔直径10～20mm，用于插入热电偶，热电偶放置在热电偶套管中插入，通过热电偶套管伸入罐体内部；热电偶套管由热镀锌锌锅专用钢板材料制成；砖砌体由粘土质耐火砖和轻质耐火砖砌成；罐体加热元件置于罐体底部砌体与罐体内胆之间，以底加热方式加热锌液；

2.根据权利要求1所述的用于热镀锌生产线的锌液储存罐，其特征在于：所述储锌罐还包括钢结构立柱和底盘；底座用方钢管焊接组成圆形；沿底座周边每隔60℃外伸焊接一块第一连接钢板，第一连接钢板上开2个圆孔，在底座上的连接钢板处，沿锌锅高度方向向上设立6根方钢管制作的立柱；每根立柱下方焊接一块第二连接钢板，第二连接钢板上的开孔与底座的第一连接钢板对齐，通过螺栓将与底盘和立柱相连接。

3.根据权利要求1所述的用于热镀锌生产线的锌液储存罐，其特征在于：所述罐体内胆制作成圆柱形空腔结构。

4.根据权利要求1所述的用于热镀锌生产线的锌液储存罐，其特征在于：所述罐壁保温衬用硅酸镁或硅酸铝陶瓷纤维材料制备。

5.根据权利要求1所述的用于热镀锌生产线的锌液储存罐，其特征在于：所述热电偶为测量锌温用的K分度热电偶。

6.根据权利要求1所述的用于热镀锌生产线的锌液储存罐，其特征在于：所述罐体加热元件材料为0Cr25Al5电阻丝。

7.根据权利要求1所述的用于热镀锌生产线的锌液储存罐，其特征在于：所述PLC温度采集模块选用多通道PID温度控制器XMY6001。

8.根据权利要求1所述的用于热镀锌生产线的锌液储存罐，其特征在于：所述继电器控制组件选用中间继电器。

9.一种应用权利要求1所述的锌液储存罐储存锌液方法，其特征在于：当热镀锌生产线停炉检修或更换锌锅过程时，将锌锅内的锌液由抽锌泵抽至锌液储存罐中，待锌液装满后，盖上罐体保温盖，将热电偶及套管插入罐盖上预留的小孔；盖好保温盖后，打开PLC温度采集模块、继电器控制组件和计算机的电源，在PLC温度采集模块上同时为每个储锌罐分别设定好需要保温的温度范围420～460℃，当储锌罐中锌液的温度下降接近保温的温度范围的低值时，PLC温度采集模块通过继电器控制组件使加热元件处于通电加热状态，当储锌罐中锌液的温度上升接近保温的温度范围的高值时，PLC温度采集模块通过继电器控制组件使加热元件停止加热，使锌液温度维持在420～460℃。

10.根据权利要求9撕破所及的锌液储存罐储存锌液方法，其特征在于：所述的当储锌罐中锌液的温度下降接近保温的温度范围的低值时是指温度下降到420～425℃时，温度下降接近保温的温度范围的低值；所述当储锌罐中锌液的温度上升接近保温的温度范围的高值时是指温度上升达到455～460℃时，温度上升接近保温的温度范围的高值。