CN103603022A - 钢丝热处理电解磷化连续生产线设备及工艺 - Google Patents

钢丝热处理电解磷化连续生产线设备及工艺 Download PDF

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Abstract

一种钢丝热处理电解磷化连续生产线设备，由放线装置、热处理系统、钢丝表面清洗系统、电解磷化系统和收线装置按顺序依次安装排列成一条连续生产线设备构成。钢丝经热处理和表面处理后，给在电解磷化液中的钢丝通电，钢丝作为阴极，惰性导体作为阳极，发生水解反应，在碱性条件下，磷化液中的锌离子和磷酸根离子结合在一起，在钢丝表面形成磷酸锌结晶体（Zn3(PO4)2），该电解磷化工艺通过控制钢丝的电流密度来控制钢丝上磷化膜的厚度，磷化速度快，电解磷化过程中无磷化渣产生。

Description

钢丝热处理电解磷化连续生产线设备及工艺
技术领域
本发明涉及一种钢丝热处理电解磷化连续生产线设备及工艺，尤其涉及一种钢丝拉拔前进行热处理和表面处理的一种设备及生产工艺，属于金属制品加工设备及工艺技术领域。
背景技术
随着我国市场经济的不断发展，金属制品行业竞争日趋激烈，国内很多知名金属制品企业都在通过节能降耗，提高伸长率来提升企业的竞争力。在金属制品行业中，传统的热处理后中温或高温浸渍磷化工艺技术其自身存在如：产渣量大、能耗高、磷化时间长等不足。电解磷化作为现目前一种先进的磷化技术，其优点是磷化时间短，磷化温度低，磷化产渣量少，可以适用于热处理连续磷化生产线上，生产率高。
本设计是采用钢丝热处理和表面处理连续作业的生产方式，在钢丝磷化处理时采用电解磷化设备和工艺技术。在电解磷化时，以钢丝作为阴极，惰性导体作为阳极，给电解磷化液通电流，发生水解反应，在碱性条件下，磷化液中的锌离子和磷酸根离子结合在一起，在钢丝表面形成磷酸锌结晶体（Zn3(PO4) 2）。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种钢丝热处理电解磷化连续生产线设备及工艺，以达到降低钢丝表面处理过程中的能耗，减少钢丝在磷化过程中磷化渣的产生，提高钢丝生产作业率，使钢丝拉拔前的热处理和表面处理连续生产一次完成，减少生产环节和生产劳动强度。
本发明采用的技术方案为：一种钢丝热处理电解磷化连续生产线设备的组合，由放线装置、热处理系统、钢丝表面清洗系统、钢丝电解磷化系统、收线装置依次按直线排列安装为一条连续生产线设备，这条连续生产线设备全长118米。
所述的放线装置由多个放线架和1个牵引机构组成；
所述的热处理系统由变压器、接触槽、淬火槽、铅液循环泵、热处理人机界面等组成；其中人机界面是钢丝铅淬火热处理系统的中枢神经，设置有设备运行状态、故障报警、过程曲线、历史记录、系统设置等；
所述的钢丝表面清洗系统由冷却水槽、酸洗槽、热水洗槽、电解碱洗槽、清水槽等组成；所述的电解碱洗槽包括有电解碱洗控制系统和电解碱洗泵循环系统；
所述的钢丝电解磷化系统由表调槽、电解磷化槽、清水槽、石灰槽、阴极枪、工作液循环系统、及控制柜组成；
所述的收线装置由烘干箱和多头收线机组成。
该生产线实现了钢丝冷拉拔前热处理和表面处理在线连续化生产。
本发明的工艺参数为：
接触槽、淬火槽的温度主要是根据热处理钢丝的碳量以及线径来控制，接触槽温度一般控制在400±20℃，淬火槽温度一般控制在500～550℃；
酸洗槽采用HCl化学酸洗除去钢丝表面的氧化铁皮；
电解碱洗槽采用NaOH为原料，碱洗温度和碱洗电流根据钢丝直径大小而定，一般碱洗温度控制在40～80℃，碱洗电流控制在0～3000A；
电解磷化槽发生电解磷化反应，阴极枪给钢丝导电使钢丝作为阴极，惰性导电板接电源正极作为惰性阳极，在电解反应的作用下使磷化膜均匀、快速、稳定的存积在钢丝表面上，大大减少了磷化渣的产生；同时也由于电解的作用让电解磷化反应能在低温下顺利进行，从而降低了磷化反应温度，降低了能源的消耗；
表调槽是通过控制表调液的PH值从而保证表调液的活性，对钢丝磷化前进行表面活性处理，在经过表调槽表面活性处理后的钢丝在电解磷化槽钢丝成膜速度加快，磷化时间短，让电解磷化反应后形成的磷化膜与钢基结合得更加牢固；
工作液循环系统是通过循环泵将工作液从低处抽到相对高处的工作槽中，工作槽中的工作液由高处自热流入低处的储槽，形成工液循环；
收线装置是对经过烘干箱烘干的钢丝进行工字轮收线。
采用上述方案的有益效果是：
1、实现了钢丝生产过程中冷拉拔前原料，热处理和表面处理在线连续化生产。
2、降低了钢丝磷化过程中的热能消耗，减少了钢丝磷化处理过程中磷化渣的产生，减少了工作劳动强度，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明的钢丝热处理电解磷化连续生产线设备结构示意图。
图2为本发明的钢丝热处理电解磷化连续生产线设备前段结构示意图。
图3为本发明的钢丝热处理电解磷化连续生产线设备后段结构示意图。
1-放线装置、2-热处理系统、3-钢丝表面清洗系统、4-电解磷化系统、5-收线装置、11-多组放线架、12-牵引机构、21-接触槽、22-淬火槽、23-铅液循环泵、24-变压器、25-热处理人机界面、31-冷却水槽、32-酸洗槽、33-热水槽、34-电解碱洗槽、35-清水槽、36-酸洗槽、37-清水槽、341-电解碱洗控制系统、342-电解碱洗泵循环系统、41-表调槽、42-电解磷化槽、43-工作液循环系统、44-阴极枪、45-控制柜、46-清水槽、47-石灰槽、51-烘干箱、52-多头收线机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明：
图中，本发明的热处理电解磷化连续生产线设备，它由放线装置1、热处理系统2、钢丝表面清洗系统3、电解磷化系统4和收线装置5组成，将各装置系统按1至5顺序依次安装排列成一条连续生产线设备，各装置通过钢丝热处理连续电解磷化生产路线连接，各装置在结构上没有直接连接。
放线装置1由多组放线架11和牵引机构12构成；
热处理系统2由接触槽21、淬火槽22、铅液循环泵23、变压器24和热处理人机界面25构成；
钢丝表面清洗系统3由冷却水槽31、酸洗槽32、热水槽33、电解碱洗槽34、清水槽35、酸洗槽36和清水槽37构成；电解碱洗槽34包括有电解碱洗控制系统341和电解碱洗泵循环系统342。
电解磷化系统4由表调槽41、电解磷化槽42、工作液循环系统43、阴极枪44、控制柜45、清水槽46和石灰槽47构成；
收线装置5由烘干箱51、多头收线机52构成。
本发明生产工艺参数为：
接触槽21、淬火槽22的温度主要是根据热处理钢丝的碳量以及线径来控制，接触槽温度一般控制在400±20℃，淬火槽温度一般控制在500～550℃；
酸洗槽32采用HCl化学酸洗除去钢丝表面的氧化铁皮；
电解碱洗槽34采用NaOH为原料，碱洗温度和碱洗电流根据钢丝直径大小而定，一般碱洗温度控制在40～80℃，碱洗电流控制在0～3000A；
电解磷化槽42发生电解磷化反应，阴极枪44给钢丝导电使钢丝作为阴极，惰性导电板接电源正极作为惰性阳极，在电解反应的作用下使磷化膜均匀、快速、稳定的存积在钢丝表面上，大大减少了磷化渣的产生；同时也由于电解的作用让电解磷化反应能在低温下顺利进行，从而降低了磷化反应温度，降低了能源的消耗；
表调槽41是通过控制表调液的PH值从而保证表调液的活性，对钢丝磷化前进行表面活性处理，在经过表调槽41表面活性处理后的钢丝在电解磷化槽42钢丝成膜速度加快，磷化时间短，让电解磷化反应后形成的磷化膜与钢基结合得更加牢固；
工作液循环系统43是通过循环泵将工作液从低处抽到相对高处的工作槽中，工作槽中的工作液由高处自热流入低处的储槽，形成工液循环；
收线装置5是对经过烘干箱烘干的钢丝进行工字轮收线。
钢丝电解磷化时的钢丝的电流密度为12.0～14.0A/dm2，电解磷化成膜较好。 

Claims (6)

1.钢丝热处理电解磷化连续生产线设备，其特征在于：它由放线装置（1）、热处理系统（2）、钢丝表面清洗系统（3）、电解磷化系统（4）和收线装置（5）按（1）至（5）顺序依次安装排列成一条连续生产线设备构成，各装置、系统是以钢丝热处理连续电解磷化生产路线连接，在结构上没有直接连接关系； 
所述的放线装置（1）由多组放线架（11）和牵引机构（12）构成；
所述的热处理系统（2）由接触槽（21）、淬火槽（22）、铅液循环泵（23）、变压器（24）和热处理人机界面（25）构成；
所述的钢丝表面清洗系统（3）由冷却水槽（31）、酸洗槽（32）、热水槽(33）、电解碱洗槽（34）、清水槽（35）、酸洗槽（36）和清水槽（37）构成；
所述的电解磷化系统（4）由表调槽（41）、电解磷化槽（42）、工作液循环系统（43）、阴极枪（44）、控制柜（45）、清水槽（46）和石灰槽（47）构成；
所述的收线装置（5）由烘干箱（51）、多头收线机（52）构成。
2. 按权利要求1所述的热处理电解磷化连续生产线设备，其特征在于：所述的电解碱洗槽（34）包括有电解碱洗控制系统（341）和电解碱洗泵循环系统（342）。
3.按权利要求1所述的热处理电解磷化连续生产线设备，其特征在于：热处理人机界面（25）是钢丝热处理系统的中枢神经，设置有设备运行状态、故障报警、过程曲线、历史记录、系统设置及程序，遇到设备故障将会自动报警或智能停车。
4.按权利要求1所述的热处理电解磷化连续生产线设备，其特征在于：所述的热处理电解磷化连续生产线设备全长为118米。
5.权利要求1所述的热处理电解磷化连续生产线设备的生产工艺，其特征在于工艺流程为：钢丝放线→钢丝热处理→水冷→盐酸酸洗→热水冲洗→电解碱洗→清水冲洗→稀盐酸洗→清水冲洗→表调处理→电解磷化→清水冲洗→涂石灰→烘干→收线；
各槽工艺参数为：
接触槽(21)、淬火槽(22)的温度主要是根据热处理钢丝的碳量以及线径来控制，接触槽温度一般控制在400±20℃，淬火槽温度一般控制在500～550℃；
酸洗槽（32）采用HCl化学酸洗除去钢丝表面的氧化铁皮；
电解碱洗槽（34）采用NaOH为原料，碱洗温度和碱洗电流根据钢丝直径大小而定，一般碱洗温度控制在40～80℃，碱洗电流控制在0～3000A；
电解磷化槽（42）发生电解磷化反应，阴极枪（44）给钢丝导电使钢丝作为阴极，惰性导电板接电源正极作为惰性阳极，在电解反应的作用下使磷化膜均匀、快速、稳定的存积在钢丝表面上，减少了磷化渣的产生；同时也由于电解的作用让电解磷化反应能在低温下顺利进行，从而降低了磷化反应温度，降低了能源的消耗；
表调槽（41）是通过控制表调液的PH值从而保证表调液的活性，对钢丝磷化前进行表面活性处理，在经过表调槽（41）表面活性处理后的钢丝在电解磷化槽（42）钢丝成膜速度加快，磷化时间短，让电解磷化反应后形成的磷化膜与钢基结合得更加牢固；
工作液循环系统（43）是通过循环泵将工作液从低处抽到相对高处的工作槽中，工作槽中的工作液由高处自热流入低处的储槽，形成工液循环；    
收线装置（5）是对经过烘干箱烘干的钢丝进行工字轮收线。
6.按权利要求4所述的生产工艺，其特征在于：所述的钢丝电解磷化时的钢丝的电流密度为12.0～14.0A/dm2。
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