CN105951155B - 一种钢丝在线双磷化方法及其连续生产设备 - Google Patents

一种钢丝在线双磷化方法及其连续生产设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种钢丝在线双磷化方法及其连续生产设备。所述方法采用拉丝机作为动力源，将经由放线装置拉出的钢丝通过相互垂直的剥壳轮后，采用钢刷去除钢丝表面残存的氧化皮，经磷酸酸洗活化后先进入中低温磷化槽中预磷化，再进入电解磷化槽中磷化；所述连续生产设备由放线装置、剥壳酸洗装置、双磷化装置、拉丝收线装置构成。本发明采用机械去皮的方法，与原有的酸洗去除氧化皮方法相比，大大降低了环境的污染；同时，本发明所采用双磷化方法，不仅能减少磷化渣量、降低磷化时间，也能改变磷化膜结构成分以及厚度，能够满足多种产品需求，提高生产线多功能用途，极大提高设备利用率；采用拉丝机收线，减少一道拉拔，进一步降低生产成本。

Description

一种钢丝在线双磷化方法及其连续生产设备
技术领域
本发明适用于金属制品表面处理技术领域，具体说是涉及种钢丝在线双磷化方法及其连续生产设备。
背景技术
热轧线材与热处理后的半成品钢丝，其表面均有一层氧化皮。这些氧化皮硬度高，塑性差，后期拉拔时会刮伤模具与钢丝表面，故拉拔前必须去除钢丝表面氧化皮，并涂上合适涂层。一般企业多采用酸洗、中高温磷化处理工艺，该工艺会产生大量的酸性废水、废渣以及废气，不仅对环境造成严重的污染，且后期环保处理费用亦比较昂贵。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种对环境污染小、满足产品后期质量、最终满足客户要求的钢丝在线双磷化方法及其连续生产设备。本发明可以根据产品类别、用途、生产工艺、客户需求等，采用剥壳、钢刷去除表面氧化皮，然后电解磷酸活化钢丝表面。本发明通过选择双磷化装置，不仅能减少磷化渣量、降低磷化时间，也能改变磷化膜结构成分且能控制磷化膜厚度，能够满足多种产品需求。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
本发明的钢丝在线双磷化方法采用拉丝机作为动力源，将经由放线装置拉出的钢丝通过相互垂直的剥壳轮后，采用钢刷去除钢丝表面残存的氧化皮，经磷酸酸洗活化后先进入中低温磷化槽中预磷化，再进入电解磷化槽中，其步骤如下：
a、放线后的钢丝通过由一组矫直辊组成的矫直装置后进入至少一组相互垂直的剥壳轮，实现对钢丝表面氧化皮的横向与纵向弯曲变形去除氧化皮；并根据钢丝材质、规格、表面氧化皮状况，调整剥壳轮的包角；
b、剥壳后的钢丝通过至少一组钢刷去除钢丝表面残留疏松的氧化皮；钢刷加载在钢丝的表面压力以将钢丝表面氧化皮去除干净且不伤钢丝为基准；
c、钢丝通过加有钢丝球的水洗槽Ⅰ中，将附着在钢丝表面的氧化物颗粒彻底去除干净；
d、钢丝通过低温电解酸洗槽在浓度为15%的磷酸溶液中进行活化，时间为5-10秒，不仅能继续去除钢丝表面微量氧化皮且能起到活化作用；
e、钢丝活化后先进入中低温磷化槽进行预磷化，预磷化温度为45-55 ℃，预磷化时间为10-60 S，磷化液成分指标控制为：TA（20-30点）、FA（2-4点）、磷酸根（10-20 g/L）；预磷化可以改变钢丝表面活性与状态；预磷化钢丝表面磷化层孔隙率较大，后期通过电解磷化继续填充孔隙率，继续生成磷化膜；
f、预磷化后的钢丝进入电解磷化槽中，在钢丝表面继续生成一层磷酸盐膜；其中：电解磷化温度控制在室温，电解磷化时间为10-30 S，电解磷化电流控制在50-250 A，磷化液成分指标控制为：TA（20-30点）、FA（2-4点）、磷酸根（10-20 g/L）；电解磷化后的钢丝通过水洗槽Ⅱ，皂化槽、烘干箱烘干后拉拔收线。
本发明的连续生产设备包括按照工艺流程由前至后依次设置的放线装置、剥壳酸洗装置、双磷化装置、拉丝收线装置；所述的放线装置由放线架与紧急停车装置构成；所述的剥壳酸洗装置由矫直装置、至少一组相互垂直的剥壳轮、钢刷装置、水洗槽Ⅰ、低温电解酸洗槽构成；所述的双磷化装置由中低温磷化槽、电解磷化槽、水洗槽Ⅱ以及皂化槽构成；所述的拉丝收线装置由烘干箱、拉丝机与工字轮收线机构成。
本发明所述中低温磷化槽具有循环系统和温控系统。
在本发明中所述低温电解酸洗槽、中低温磷化槽、电解磷化槽、水洗槽Ⅰ、水洗槽Ⅱ均设置有气吹装置，减少钢丝的液体携带量、防止槽液间相互污染；各个槽体中均设置有循环泵循环使用液体，其中低温电解酸洗槽、中低温磷化槽、电解磷化槽以及皂化槽由上下设置的洗液槽与储液槽两部分构成，所有槽体均采用密封抽风以防止酸性气体逸出而污染环境。
本发明的有益效果如下：
本发明采用机械去皮的方法，与原有的酸洗去除氧化皮方法相比，大大降低了环境的污染；同时，本发明所采用双磷化方法，能满足不同产品需求，提高生产线多功能用途，极大提高设备利用率；由于采用是中低温磷化与电解磷化，能够大量减少磷化渣的生成量，明显降低能耗；收线采用拉丝机收线，能减少一道拉拔，进一步降低生产成本。
附图说明
图 1 为本发明的结构原理图。
图2是放线装置的结构示意图。
图3是剥壳酸洗装置的结构示意图。
图4是双磷化装置的结构示意图。
图5是拉丝收线装置的结构示意图。
图中序号：1、放线装置，11、放线架，12、紧急停车装置；2、剥壳酸洗装置，21、矫直装置，22、剥壳轮，23、钢刷装置，24、水洗槽Ⅰ，25、低温电解酸洗槽；3、双磷化装置，31、中低温磷化槽，32、电解磷化槽，33、水洗槽Ⅱ，34、皂化槽；4、拉丝收线装置，41、烘干箱，42、拉丝机，43、工字轮收线机。
具体实施方式
本发明以下结合实施例（附图）作进一步描述：
本发明的钢丝在线双磷化方法采用拉丝机42作为动力源，将经由放线装置1拉出的钢丝通过相互垂直的剥壳轮22后，采用钢刷去除钢丝表面残存的氧化皮，经磷酸酸洗活化后先进入中低温磷化槽31中预磷化，再进入电解磷化槽32中，其步骤如下：
a、放线后的钢丝通过由一组矫直辊组成的矫直装置21后进入至少一组相互垂直的剥壳轮22，实现对钢丝表面氧化皮的横向与纵向弯曲变形去除氧化皮；并根据钢丝材质、规格、表面氧化皮状况，调整剥壳轮22的包角；
b、剥壳后的钢丝通过至少一组钢刷去除钢丝表面残留疏松的氧化皮；钢刷加载在钢丝的表面压力以将钢丝表面氧化皮去除干净且不伤钢丝为基准；
c、钢丝通过加有钢丝球的水洗槽Ⅰ24中，将附着在钢丝表面的氧化物颗粒彻底去除干净；
d、钢丝通过低温电解酸洗槽25在浓度为15%的磷酸溶液中进行活化，时间为5-10秒，不仅能继续去除钢丝表面微量氧化皮且能起到活化作用；
e、钢丝活化后先进入中低温磷化槽31进行预磷化，预磷化温度为45-55 ℃，预磷化时间为10-60 S，磷化液成分指标控制为：TA（20-30点）、FA（2-4点）、磷酸根（10-20 g/L）；预磷化可以改变钢丝表面活性与状态；预磷化钢丝表面磷化层孔隙率较大，后期通过电解磷化继续填充孔隙率，继续生成磷化膜；
f、预磷化后的钢丝进入电解磷化槽32中，在钢丝表面继续生成一层磷酸盐膜；其中：电解磷化温度控制在室温，电解磷化时间为10-30 S，电解磷化电流控制在50-250 A，磷化液成分指标控制为：TA（20-30点）、FA（2-4点）、磷酸根（10-20 g/L）；电解磷化后的钢丝通过水洗槽Ⅱ33，皂化槽34、烘干箱41烘干后拉拔收线；其中所述磷酸盐膜的厚度为4-10g/m2。
实施例1（参见图1所示）
步骤1、将10#，Φ6.5mm盘条矫直后通过相互垂直的两组剥壳轮22，实现对钢丝表面氧化皮的横向剥壳与纵向剥壳处理；
步骤2、剥壳后的钢丝通过钢刷后，钢丝表面残留的氧化皮得以彻底清除；
步骤3、将剥壳去皮后的钢丝通过加有钢丝球、并接通高压水的水洗槽Ⅰ24中将钢丝表面冲洗干净后，进入低温电解酸洗槽25中活化。活化是将钢丝通过浓度为15%的磷酸溶液中，时间为5-10秒。随后钢丝进入中低温磷化槽31中预磷化，磷化温度为45-55℃，时间为10-20秒。通过预磷化钢丝表面活性趋于一致，提高表面状态均匀性，能够影响后序电解磷化膜厚度、结构与均匀性。
步骤 4、预磷化后的钢丝进入电解磷化槽32中继续磷化，电解磷化时间为5-20秒，温度为室温，电解磷化的步骤为：让经过活化处理的钢丝作为阴极，通过设有阳极极板的电解磷化槽32，在电解磷化槽32中钢丝不能与阳极极板接触，根据钢丝所需磷化层厚度以及钢丝规格调整电流大小，钢丝规格越大则电流越大，磷化层厚度要求越厚则通过电流越大，磷层厚度为4-8g/m2。
步骤 5、磷化后的钢丝进入水洗槽Ⅱ33水洗，最后进入皂化槽34与烘干箱41将钢丝烘干，烘干后的钢丝直接通过拉丝机拉拔一道后下线。
实施例2
步骤1、将55CrSi，Φ7.3 mm剥皮正火线矫直后通过相互垂直的两组剥壳轮22，选择合适的剥壳轮22大小及包角角度实现对钢丝表面氧化皮的横向剥壳与纵向剥壳；
步骤2、剥壳后的钢丝通过钢刷后，钢丝表面残留的氧化皮得以彻底清除；
步骤3、将剥壳去皮后的钢丝通过加有钢丝球、并接通高压水的水洗槽Ⅰ24中将钢丝表面冲洗干净后，进入低温电解酸洗槽25中活化。活化是将钢丝通过浓度为15%的磷酸溶液中，时间为5-10秒。随后钢丝进入中低温磷化槽31中预磷化，磷化温度为45-55℃，时间为10-20秒。通过预磷化钢丝表面活性趋于一致，提高表面状态均匀性，能够影响后序电解磷化膜厚度、结构与均匀性。
步骤 4、预磷化后的钢丝进入电解磷化槽32中继续磷化，电解磷化时间为10-20秒，温度为室温，电解磷化的步骤为：让经过活化处理的钢丝作为阴极，通过设有阳极极板的电解磷化槽32，在电解磷化槽32中钢丝不能与阳极极板接触，根据钢丝所需磷化层厚度以及钢丝规格调整电流大小，钢丝规格越大则电流越大，磷化层厚度要求越厚则通过电流越大，磷层厚度达到6-10g/m2。
步骤 5、磷化后的钢丝进入水洗槽Ⅱ33水洗，最后进入皂化槽34与烘干箱41将钢丝烘干，烘干后的钢丝直接通过拉丝机拉拔一道后下线。
如图1、2、3、4、5所示，本发明的连续生产设备包括按照工艺流程由前至后依次设置的放线装置1、剥壳酸洗装置2、双磷化装置3、拉丝收线装置4；所述的放线装置1由放线架11与紧急停车装置12构成；所述的剥壳酸洗装置2由矫直装置21、至少一组相互垂直的剥壳轮22、钢刷装置23、水洗槽Ⅰ24、低温电解酸洗槽25构成；所述的双磷化装置3由中低温磷化槽31、电解磷化槽32、水洗槽Ⅱ33以及皂化槽34构成；所述的拉丝收线装置4由烘干箱41、拉丝机42与工字轮收线机43构成。
本发明在所述中低温磷化槽31具有循环系统和温控系统；在所述低温电解酸洗槽25、中低温磷化槽31、电解磷化槽32、水洗槽Ⅰ24、水洗槽Ⅱ33均设置有气吹装置，减少钢丝的液体携带量、防止槽液间相互污染；各个槽体中均设置有循环泵循环使用液体，其中低温电解酸洗槽25、中低温磷化槽31、电解磷化槽32以及皂化槽34由上下设置的洗液槽与储液槽两部分构成，所有槽体均采用密封抽风以防止酸性气体逸出而污染环境。

Claims (4)

1.一种钢丝在线双磷化方法，其特征在于：所述方法采用拉丝机作为动力源，将经由放线装置拉出的钢丝通过相互垂直的剥壳轮后，采用钢刷去除钢丝表面残存的氧化皮，经磷酸酸洗活化后先进入中低温磷化槽中预磷化，再进入电解磷化槽中，其步骤如下：
a、放线后的钢丝通过由一组矫直辊组成的矫直装置后进入至少一组相互垂直的剥壳轮，实现对钢丝表面氧化皮的横向与纵向弯曲变形去除氧化皮；并根据钢丝材质、规格、表面氧化皮状况，调整剥壳轮的包角；
b、剥壳后的钢丝通过至少一组钢刷去除钢丝表面残留疏松的氧化皮；钢刷加载在钢丝的表面压力以将钢丝表面氧化皮去除干净且不伤钢丝为基准；
c、钢丝通过加有钢丝球的水洗槽Ⅰ中，将附着在钢丝表面的氧化物颗粒彻底去除干净；
d、钢丝通过低温电解酸洗槽在浓度为15%的磷酸溶液中进行活化，时间为5-10秒，不仅能继续去除钢丝表面微量氧化皮且能起到活化作用；
e、钢丝活化后先进入中低温磷化槽进行预磷化，预磷化温度为45-55 ℃，预磷化时间为10-60 S，磷化液成分指标控制为：TA 20-30点、FA 2-4点、磷酸根10-20 g/L；预磷化可以改变钢丝表面活性与状态；预磷化钢丝表面磷化层孔隙率较大，后期通过电解磷化继续填充孔隙率，继续生成磷化膜；
f、预磷化后的钢丝进入电解磷化槽中，在钢丝表面继续生成一层磷酸盐膜；其中：电解磷化温度控制在室温，电解磷化时间为10-30 S，电解磷化电流控制在50-250 A，磷化液成分指标控制为：TA 20-30点、FA 2-4点、磷酸根 10-20 g/L；电解磷化后的钢丝通过水洗槽Ⅱ，皂化槽、烘干箱烘干后拉拔收线。
2.一种适用于权利要求1所述方法的连续生产设备，其特征在于：它包括按照工艺流程由前至后依次设置的放线装置、剥壳酸洗装置、双磷化装置、拉丝收线装置；所述的放线装置由放线架与紧急停车装置构成；所述的剥壳酸洗装置由矫直装置、至少一组相互垂直的剥壳轮、钢刷装置、水洗槽Ⅰ、低温电解酸洗槽构成；所述的双磷化装置由中低温磷化槽、电解磷化槽、水洗槽Ⅱ以及皂化槽构成；所述的拉丝收线装置由烘干箱、拉丝机与工字轮收线机构成。
3.根据权利要求2所述的连续生产设备，其特征在于：所述中低温磷化槽具有循环系统和温控系统。
4.根据权利要求2所述的连续生产设备，其特征在于：所述低温电解酸洗槽、中低温磷化槽、电解磷化槽、水洗槽Ⅰ、水洗槽Ⅱ均设置有气吹装置，减少钢丝的液体携带量、防止槽液间相互污染；各个槽体中均设置有循环泵循环使用液体，其中低温电解酸洗槽、中低温磷化槽、电解磷化槽以及皂化槽由上下设置的洗液槽与储液槽两部分构成，所有槽体均采用密封抽风以防止酸性气体逸出而污染环境。
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