CN108220854B

CN108220854B - 一种长材卧式热镀设备及热镀方法

Info

Publication number: CN108220854B
Application number: CN201810052464.5A
Authority: CN
Inventors: 谢志峰; 曹晓明
Original assignee: TIANJIN GONGDA GALVANIZING EQUIPMENT CO Ltd; Hebei University of Technology
Current assignee: TIANJIN GONGDA GALVANIZING EQUIPMENT Co.,Ltd.
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2020-08-04
Anticipated expiration: 2038-01-19
Also published as: CN108220854A

Abstract

本发明涉及一种长材卧式热镀设备及热镀方法，包括卧式溢流热镀装置，所述卧式溢流热镀装置包括耐高温管、高频电源、主锌锅、溢流式锌锅和保护气源，所述主锌锅盛装热镀材料，主锌锅和溢流式热镀锌锅上部均是密封的，在耐高温管的中部设有用于通保护气氛的支管，在耐高温管前部套装高频感应线圈，高频感应线圈连接高频感应电源，耐高温管的末端与溢流式锌锅的进工件口密封连接，在耐高温管末端附近设置有测温表；所述溢流式锌锅位于主锌锅的上方，长材工件横穿溢流式锌锅，在溢流式锌锅上设置提升泵，在溢流式锌锅上方设置溢流口。该设备能为长材提供封闭的保护气体体系，完成长材连续性热镀工艺。

Description

一种长材卧式热镀设备及热镀方法

技术领域

本发明涉及冶金行业中的热镀技术，具体为一种长材卧式热镀设备及热镀方法。

背景技术

现有技术中长材热镀锌采用溶剂吹镀法工艺：脱脂—水洗—酸洗—水洗—助镀—烘干—热浸镀—提升工件至辊道上气刀抹拭—水冷—钝化—成品。所谓的吹镀就是既经前处理的长材，浸沾助镀剂、烘干后由输送架逐一滚落到锌锅里，再由提升装置提出进行气刀吹抹，完成热镀工艺。这样的工艺所采用的锌锅就和通常批量热镀锌锅一样，锌锅的尺寸取决于工件的尺寸和锌液的热容量两个因素。容锌量越大，其热容量越大。经验设计锌锅的尺寸是依照容锌量，容锌量至少是单位时间处理工件量的20-40倍。因此锌锅的尺寸比较大，导致大容锌量和高的能量消耗。此外，前处理也是采用脱脂-酸洗工艺，存在着严重的污染。预镀锌工件也是冷态浸入锌锅，靠锌液加热至镀锌工艺温度，耗时长，因此生产效率低。

综上所述，目前的长材吹热镀工艺存在着污染高、效率低、成本高和不同产品采用不同工艺等问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种长材卧式热镀设备及热镀方法。该设备中采用卧式溢流热镀装置，能为长材提供封闭的保护气体体系，完成长材连续性热镀工艺。该方法中经环保除锈后的工件在惰性气体保护下快速加热快速施镀，能很好地完成无酸洗、无助镀的环保热镀过程。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：

一种长材卧式热镀设备，包括卧式溢流热镀装置、抹试气刀、托辊和水冷槽，其特征在于所述卧式溢流热镀装置包括耐高温管、高频电源、主锌锅、溢流式锌锅和保护气源，所述主锌锅盛装热镀材料，主锌锅和溢流式热镀锌锅上部均是密封的，在耐高温管的中部设有用于通保护气氛的支管，在耐高温管前部套装高频感应线圈，高频感应线圈连接高频感应电源，耐高温管的末端与溢流式锌锅的进工件口密封连接，在耐高温管末端附近设置有测温表；所述溢流式锌锅位于主锌锅的上方，长材工件横穿溢流式锌锅，在溢流式锌锅上设置提升泵，在溢流式锌锅上方设置溢流口，通过提升泵将主锌锅内的热镀材料液体输送至溢流式锌锅，在溢流式锌锅的末端设置抹试气刀，抹试气刀同时通过保护气加热装置、气刀减压阀连接保护气源连接，保护气通过保护气加热装置进行加热后送入抹试气刀；在主锌锅后设置托辊。

一种使用上述的长材卧式热镀设备的热镀方法，该方法的过程是：长材工件经环保除锈后，再经辊道快速输送至高频感应线圈处，在充满氮气的耐高温管中快速加热至450-580℃，在耐高温管内顺行至溢流式锌锅内实施热镀，在溢流式锌锅的出口处由抹试气刀控制镀层厚度并光整镀层表面，然后经托辊进入水冷槽固化镀层，再经过钝化等后处理后得到最终的成品；在热镀过程中，镀液的补充依靠提升泵将主锌锅内的镀材泵上来，溢流式锌锅溢流出的镀液回到主锌锅内，溢流式锌锅提供工件热镀材料，由此完成热镀过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明突出的实质性特点：

本发明变目前的吹镀为卧式溢流热镀，提高了工件的行走速度，故而大幅度提高了生产效率；减小了锌锅的容锌量，密封热镀，节省了生产的资金占用，大幅度降低锌耗、能耗，最终较吹镀降低成本一倍多。同时利用新的热镀方法，不用助镀剂而且密闭热镀，没有锌尘产生，也没有其他烟尘外冒。同时可以采用机械除锈，免酸洗，做到整个生产过程只用电和水，因此可以做到完全环保。

本发明的显著进步是：

1环保：可以做到整个生产过程只用电和水，没有任何化学品，而且热镀时采用封闭方式进行，没有烟尘产生和外冒。因此整个生产过程完全环保。

2生产高效率：因为卧室走线阻力小，可以高速行走；另外采用预热后热镀，在锌锅里可以短时间停留即可完成锌铁反应，形成镀层，因而高效。比吹镀的效率高3-5倍。

3成本降低：由于高效、少容锌量、封闭热镀，可以通过节锌、节能、高效，较传统的吹镀生产成本降低一倍多。

4自动化程度高，由于卧式热镀，动作简单，容易自动控制，节省人力。

5镀材品种多，除了可以热镀纯锌还可以热镀其合金，典型的有Galfan，Galvalume和其他成分的锌铝合金，形成不同性能、不同镀层的新产品。

附图说明

图1本发明热镀生产线工艺流程示意图。

图2长材卧式溢流热镀装置示意图。

图中，1脱脂、2水洗、3环保除锈、4保护气氛感应加热、6热镀、7后处理、8成品，9保护气源、10耐高温管减压阀、12耐高温管、13高频感应线圈、14高频电源、15主锌锅、16测温表、17溢流式锌锅、18提升泵、19抹试气刀、20托辊、21水冷槽、22镀液、23气刀减压阀、24保护气加热装置。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图详细描述本发明。实施例仅是对本发明技术方案的进一步说明，并不限制本发明的保护范围。

本发明一种长材卧式热镀设备(简称设备，参见图2)，包括前处理设备、卧式溢流热镀装置、抹试气刀19、托辊20和水冷槽21，其核心设备为卧式溢流热镀装置，所述卧式溢流热镀装置包括耐高温管12、高频电源14、主锌锅15、溢流式锌锅17和保护气源9，所述主锌锅15盛装热镀材料，主锌锅和溢流式热镀锌锅上部均是密封的，在耐高温管的中部设有用于通保护气氛的支管，在耐高温管前部套装高频感应线圈13，高频感应线圈13连接高频感应电源14，耐高温管的末端与溢流式锌锅17的进工件口密封连接，在耐高温管末端附近设置有测温表16；所述溢流式锌锅17位于主锌锅15的上方，长材工件横穿溢流式锌锅17，在溢流式锌锅17上设置提升泵18，在溢流式锌锅17上方设置溢流口，通过提升泵18将主锌锅内的热镀材料液体输送至溢流式锌锅17，在溢流式锌锅17的末端设置抹试气刀19，抹试气刀同时通过保护气加热装置24、气刀减压阀23连接保护气源9连接，保护气通过保护气加热装置24进行加热后送入抹试气刀19；在主锌锅后设置托辊20，使热镀后的工件水平进入水冷槽进行水冷。

本发明的进一步特征在于所述耐高温管为氧化铝管、石英管或金属陶瓷管等。

所述保护气为氮气或氩气等惰性气体。

本发明使用上述长材卧式热镀设备的热镀方法，该方法的过程是：长材工件经环保除锈后，再经辊道快速输送至高频感应线圈13处，在充满氮气的耐高温管中快速加热至450-580℃，在耐高温管内顺行至溢流式锌锅17内实施热镀，在溢流式锌锅的出口处由抹试气刀19控制镀层厚度并光整镀层表面，然后经托辊20进入水冷槽21固化镀层，再经过钝化等后处理后得到最终的成品。实现溢流卧式热镀是靠溢流式锌锅17、提升泵18、主锌锅15共同完成的，其工作原理是：镀液的补充依靠提升泵将主锌锅内的镀材泵上来，溢流式锌锅溢流出的镀液回到主锌锅内，溢流式锌锅提供工件热镀材料，由此完成热镀过程；由于工件是预先加热状态，因此进入溢流式锌锅后与镀液反应很快，只需要0.3-0.8秒的时间，因此溢流式锌锅可以做的很短，一般2-4米长。由于溢流式锌锅是全密封的，主锌锅也是带盖的，镀液几乎不与空气接触，因此基本上没有锌灰产生；主锌锅和溢流式锌锅都是耐腐蚀内衬制作，或是陶瓷锌锅或是耐腐蚀合金，不与镀液发生锌铁合金反应，另外由于浸镀时间短，铁原子来不及扩散到镀液中，因此没有锌渣产生。锌灰和锌渣的避免即可降低传统镀锌锌耗的50％。主锌锅的体积很小，2-10吨容锌量以下，是传统锌锅的十分之一，因此节约能量。镀液材料可以是纯锌，也可以是其合金，如Galfan、Galvalume。

具体的热镀工艺参数如下：除锈后的工件需在0.5分钟内进入保护气体加热段。加热频率为10-80KHz，主要加热工件的表面，加热越薄越节约能源，成本越低。加热功率根据单位时间的加热质量计算而得，加热效率按80％。工件的加热温度450-580℃范围内，实际由非接触式红外测温仪相对测定。镀液温度比工件加热温度低30～100℃，根据镀层厚度和镀材种类而定具体温度。热镀时间为0.2-5秒，根据厚度和工件行走速度来定。工件行走速度30-150米/分。抹试气刀的抹拭气体采用纯度99.9％以上的氮气，压力0.1-2.0公斤。由于镀前预加热和水平行走阻力小，工件可实现高速输运，高效热镀。

本发明中将长材工件通过卸料装置，滚到输送辊道上，先要进行脱脂1、水洗2，脱脂可以是皂液、也可以是加热烧脂。对于没有或少量油脂的工件可以省掉此脱脂工艺，因为后面的预加热还会去掉所有的油脂。随后是环保除锈3，对于长材可以用完全环保的机械除锈，如抛丸、喷砂、钢丝刷、砂轮、砂纸打磨等，或环保型除锈剂：如磷酸型除锈剂这类除锈剂可以做到自消耗或经循环再生可以做到无排放，使用时无烟、无气味。除锈剂的具体配方如下：磷酸26％，硝酸锌4.5％，柠檬酸2％，苯并三氮唑0.3％，OP-100.5％,其余是水。除锈后的水洗2采用涡流水洗，目的是洗净铁尘。然后进入保护气氛感应加热4，这里的保护气氛为氮气保护或氩气保护，能够防止除锈后的工件再被氧化。加热到450-580℃直接进行热镀6和后处理7，得到成品8。这里的热镀是本发明的主要部分。

以Ф10-28螺纹钢为例，其他长材类似，以氮气作为保护气，本发明所用设备构成见下表。

从上表中可以看出本发明的主要说明设备构成，整条生产线的装机功率才260千瓦，相对于现有技术中镀锌工艺的设备能耗来说，能耗大幅度降低，更加节能。

本发明设备及热镀方法适用于金属表面的热镀工艺，特别适合如线材、螺纹钢、角钢、工字钢、槽钢、窄带钢等形状规则可连续行走的所谓长材的金属制品。

下面给出本发明的几个具体实施例：

实施例1

采用本发明方法实施产品直径14mm的螺纹钢,材质20MnSi,抗拉强度455Mpa，热镀Galfan合金，走线速度90米/分，产能5万吨/年。要求镀层重量50g/m²,强度下降不超过5％。其工艺过程是：

经过图1的流程和图2的装置，完成螺纹钢的热镀Galfan合金工艺。具体工艺参数如下：预热温度510℃，热镀Galfan温度465℃，热镀时间1.2秒，气刀压力0.3公斤。进行三个实施产品平行生产，得到产品测量结果：镀层重量分别是48μm、52μm、54μm，平均镀层重量是51.3μm，吨产品合金耗量1.8公斤，抗拉强度没有变化。

实施例2

采用本发明方法实施产品30*30*3的角钢热镀锌,线速度120米/分，年产量7万吨，材质Q345,强度450Mpa要求上锌量140g/m²，即20μm厚，强度下降在5％以内。其工艺过程是：

经过图1的流程和图2的装置，完成角钢的热镀锌工艺。具体工艺参数如下：预热温度550℃，热镀锌温度455℃，热镀时间1.0秒，气刀压力0.2公斤。对三个实施产品平行生产，得到产品测量结果：镀层重量分别是18μm、19μm、24μm，平均镀层重量是20.3μm,上锌量142.3g/m²,吨产品的锌耗量4.4公斤，抗拉强度没有变化。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims

1.一种长材卧式热镀设备，包括卧式溢流热镀装置、抹试气刀、托辊和水冷槽，其特征在于所述卧式溢流热镀装置包括耐高温管、高频电源、主锌锅、溢流式锌锅和保护气源，所述主锌锅盛装热镀材料，主锌锅和溢流式热镀锌锅上部均是密封的，在耐高温管的中部设有用于通保护气氛的支管，在耐高温管前部套装高频感应线圈，高频感应线圈连接高频感应电源，耐高温管的末端与溢流式锌锅的进工件口密封连接，在耐高温管末端附近设置有测温表；所述溢流式锌锅位于主锌锅的上方，长材工件横穿溢流式锌锅，在溢流式锌锅上设置提升泵，在溢流式锌锅上方设置溢流口，通过提升泵将主锌锅内的热镀材料液体输送至溢流式锌锅，在溢流式锌锅的末端设置抹试气刀，抹试气刀同时通过保护气加热装置、气刀减压阀连接保护气源连接，保护气通过保护气加热装置进行加热后送入抹试气刀；在主锌锅后设置托辊；

所述耐高温管与溢流式锌锅均水平设置。

2.根据权利要求1所述的长材卧式热镀设备，其特征在于所述耐高温管为氧化铝管、石英管或金属陶瓷管。

3.根据权利要求1所述的长材卧式热镀设备，其特征在于所述保护气为氮气或氩气。

4.根据权利要求1所述的长材卧式热镀设备，其特征在于所述溢流式锌锅为2～4米长。

5.一种使用权利要求1-4任意所述的长材卧式热镀设备的热镀方法，该方法的过程是：长材工件经环保除锈后，再经辊道快速输送至高频感应线圈处，在充满氮气的耐高温管中快速加热至450-580℃，在耐高温管内顺行至溢流式锌锅内实施热镀，在溢流式锌锅的出口处由抹试气刀控制镀层厚度并光整镀层表面，然后经托辊进入水冷槽固化镀层，再经过包括钝化的后处理后得到最终的成品；在热镀过程中，镀液的补充依靠提升泵将主锌锅内的镀材泵上来，溢流式锌锅溢流出的镀液回到主锌锅内，溢流式锌锅提供工件热镀材料，由此完成热镀过程。

6.根据权利要求5所述的热镀方法，其特征在于除锈后的工件需在0.5分钟内进入保护气体加热段，加热频率为10-80KHz，工件的加热温度450-580℃范围内，热镀时间为0.2-5秒。