CN109972071A - 一种喷涂装置及应用有该喷涂锌装置的热喷锌系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷涂装置，包括喷枪组件，所述喷枪组件包括用于向工件喷射锌雾的喷枪、高压气体输送装置、将锌熔融液和高压气体输送装置输送的高压气体输送到喷枪的输送装置，其特征在于：还包括恒温炉体，所述恒温炉体包括用于容置所述工件的内胆，所述喷涂装置还包括使得内胆内的工件处于高温环境的恒温加热组件。还公开了一种应用有上述喷涂装置的热喷锌系统。通过在高温环境下实施热喷锌，以此模拟热浸锌工艺，高温锌雾与被喷工件之间形成金相互溶，相互溶解形成锌、铁合金相层，使得待喷的工件上的锌层结合状态、防腐性能达到或等同热浸锌工艺的效果，而且整个加工工艺节能、环保。

Description

一种喷涂装置及应用有该喷涂锌装置的热喷锌系统

技术领域

本发明涉及冶金领域，尤其是一种喷涂装置，以及应用有该喷涂装置的热喷锌系统。

背景技术

由于钢铁构件长期处在各种气氛(包括海洋、工业城市、田野、矿井)、不同水质(海水、淡水)的浸渍和不同的侵蚀环境中，均受不同程度的腐蚀而失效。现在常用热喷锌、热镀锌等工艺，制备长效防护复合涂层，保护钢铁基体。

热喷锌是先利用高压空气和管道将砂粒吹到工件表面除掉金属表面锈和氧化皮，同时对表面增麻为热喷涂层增加吸附力，然后利用氧气、乙炔或电热源(大型工件采用电加热，中小型采用氧气、乙炔加热)通过压缩空气和专用工具(喷枪)将锌雾化超高速喷到金属表面。金属锌具有很好的耐大气腐蚀特性，喷涂锌在钢铁构件上，锌使负电位和钢形成阳极保护作用，从而钢铁基体得到保护。

现有的常用的喷锌工艺有：溶液喷涂法、线材火焰喷涂法、粉末火焰喷涂法、高速火焰喷涂法、爆炸喷涂法、电弧喷涂法、等离子喷涂法等。上述工艺存在共同的缺陷为：1)被喷工件置于常温或低温状态，喷涂层与被喷工件之间不能形成铁-锌共融层，防腐程度无法达到热浸效果；2)铁基表面与喷锌层之间不能溶解形成锌、铁合金相层，没有锌离子进一步向基体扩散形成锌、铁互溶，附着力不强，喷涂层与被喷工件之间不能紧密结合，容易起皮、剥落，防腐程度差，耐候性无法满足长期室外作业的要求；3)成本高，无法大面积推广。

热浸锌工艺是将工件在500度高温的锌溶液里浸泡，铁基表面被锌液溶解形成锌、铁合金相层；合金层中的锌离子进一步向基体扩散形成锌、铁互溶层；合金层表面包裹着锌层。热浸锌具有较厚致密的纯锌层覆盖在钢铁紧固件表面上，它可以避免钢铁基体与任何腐蚀溶液的接触，保护钢铁紧固件基体免受腐蚀。在一般大气中，热浸锌锌层表面形成一层很薄而密实的氧化锌层表面。它很难溶于水，故对钢铁紧固件基体起着一定保护作用。如果氧化锌与大气中其它成分生成不溶性锌盐后，则防腐蚀作用更理想；具有锌—铁合金合金层，结合致密，在海洋性盐雾大气及工业性大气中表现特有抗腐蚀性；由于结合牢固，锌—铁互溶，具有很强的耐磨性；由于锌具有良好的延展性，其合金层与钢铁基体附着牢固，因此热镀锌可进行冷冲、轧制、拉丝、弯曲等各种成型工序，不损伤镀层；钢结构件热浸锌后，相当于一次退火处理，能有效改善钢铁基体的机械性能，消除钢件成型焊接时的应力，有利于对钢结构件进行车削加工；热浸锌后的紧固件表面光亮美观；纯锌层是热浸锌中最富有塑性的一层镀锌层，其性质基本接近于纯锌，具有良好的延展性。

然而，热浸锌工艺存在着耗能高、不环保的缺点。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术存在的问题，提供一种喷涂装置，能使得工件处于恒温状态，提高涂层的防腐效果，并且节能、环保。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种应用有上述喷涂装置的热喷锌系统。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种喷涂装置，包括喷枪组件，所述喷枪组件包括用于向工件喷射锌雾的喷枪、高压气体输送装置、将锌熔融液和高压气体输送装置输送的高压气体输送到喷枪的输送装置，其特征在于：还包括恒温炉体，所述恒温炉体包括用于容置所述工件的内胆，所述喷涂装置还包括使得内胆内的工件处于高温环境的恒温加热组件。

为便于对内胆加热，所述恒温加热组件包括第一加热装置、以及由第一加热装置加热的第一加热管道，所述第一加管道具有环绕在内胆外周而对内胆进行加热的部分。

为避免加热管道加热温度过高，且便于保持恒定的温度，所述第一加热管道呈中空，所述第一加热管道的两端分别连接到第一接头，所述第一接头用于与外部的水源连接。

为便于向喷枪组件输送熔融状态的锌，还包括锌熔融液循环输送组件，所述锌熔融液循环输送组件包括第二加热装置、由第二加热装置加热的第二加热管道和储存锌的加热储备箱，所述第二加热管道具有置于加热储备箱内、对锌加热而使得锌保持在熔融液状态的部分，所述喷枪组件的输送装置与加热储备箱内单向连通、而能使得加热储备箱内的锌熔融液进入输送装置。

为避免加热管道加热温度过高，且便于保持恒定的温度，所述第二加热管道呈中空，所述第二加热管道的两端延伸出加热储备箱而连接到第二接头，所述第二接头用于与外部的水源连接。

为进一步加强内胆的保温，所述锌熔融液循环输送组件还包括循环驱动装置和锌熔融液循环输送管道，所述锌熔融液循环输送管道具有环绕在内胆外周而进行保温的部分，所述锌熔融液循环输送管道的一端连接到加热储备箱的侧壁并与加热储备箱内连通、另一端则连接到循环驱动装置以使得锌熔融液在锌熔融液循环输送管道和加热储备箱内循环。

优选的，所述循环驱动装置包括与加热储备箱内单向连通的、将加热储备箱内的锌熔融液泵入到锌熔融液循环输送管道的泵体。

为减少内胆热量的损失，所述恒温炉体还包括间隔地设置在内胆外周的壳体，所述壳体和内胆均呈两端开口。

为进一步减少内胆热量的损失，还包括设置在壳体两个开口处的保温隔热门，所述保温隔热门包括环状的盖体和用于与外部的燃气源连接的喷头，所述喷头布置在盖体的内周壁内侧。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种应用有如上所述的喷涂装置的热喷锌系统，包括依次布置的上料作业台、预处理装置、喷涂装置、冷却钝化室、卸料包装作业台，以及经过上述上料作业台、预处理装置、喷涂装置、冷却钝化室、卸料包装作业台的输送环线，所述工件能设置在输送环线上而随输送环线移动。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过在高温环境下实施热喷锌，以此模拟热浸锌工艺，高温锌雾与被喷工件之间形成金相互溶，相互溶解形成锌、铁合金相层，使得待喷的工件上的锌层结合状态、防腐性能达到或等同热浸锌工艺的效果，而且整个加工工艺节能、环保。

附图说明

图1为本发明实施例的热喷锌系统的示意图；

图2为图1的局部Ⅰ放大示意图；

图3为本发明实施例的喷涂装置的示意图；

图4为本发明实施例的喷涂装置的分解结构示意图；

图5为本发明实施例的喷涂装置的局部结构示意图(隐藏部分结构)；

图6为本发明实施例的喷涂装置的喷枪示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

参见图1和图2，一种热喷锌系统，包括上料作业台1、预处理装置2、喷涂装置3、冷却钝化室4、卸料包装作业台5、输送环线6、驱动装置7以及工件8。上料作业台1、预处理装置2、喷涂装置3、冷却钝化室4和卸料包装作业台5依次布置，工件8依次通过上述各装置。

输送环线6经过上述的上料作业台1、预处理装置2、喷涂装置3、冷却钝化室4和卸料包装作业台5。输送环线6包括环状的输送线61、设置在输送线61上的智能的悬挂夹具62。输送线61上可以设置多种传感器来感应温度、取件报警等。驱动装置7可以通过电机以及必要的传动机构来带动输送线61来作循环的移动，并且输送线61的移动速度可控，输送线61的驱动、传动可采用现有技术。工件8通过悬挂夹具62而设置于输送线61上，并随输送线61移动。

待喷的工件8置于上料作业台1上，可通过手动操作将其置于输送环线6上。预处理装置2采用全自动、环保型前置处理组合装置，可进行酸洗、烘干、废液循环使用、加热、过滤出渣等预处理。待喷的工件8经过喷涂装置3内进行锌的喷涂后，进入到冷却钝化室4内，进行浸酸钝化、喷淋清洗、风淋冷却、废液净化循环使用、过滤排渣等处理步骤。

参见图3～图6，喷涂装置3包括恒温炉体31、保温隔热门32、恒温加热组件33、锌熔融液循环输送组件34和喷枪组件35，上述部件使得喷涂装置3的操作环境能处于恒温的状态，使得喷涂时的工件8和锌熔融液始终处于大致恒温的环境中。

恒温炉体31包括壳体311、间隔地置于壳体311内的内胆312，在本实施例中，壳体311由陶瓷制成，整体呈轴向两端开口的中空圆柱形。内胆312采用陶瓷与不锈钢复合内胆，同样整体呈轴向两端开口的中空圆柱形，陶瓷用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料制成，它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点，陶瓷与不锈钢复合而成的内胆312有足够的刚性，抗热变形能力。恒温炉体31内还可以设置温度感应器，确保喷涂环境的炉内温度在400℃左右(锌熔融临界温度，工件8不被退火)。恒温炉体31的壳体311的外表面还可以设置显示操作屏313，优选的为全自动控制ECU电脑操作屏，能够显示喷涂状态、设置参数、自动监控等。输送环线6从内胆312内穿过。壳体311和内胆312之间还可以设置保温隔热层，以减少内胆312和壳体311之间的热量的散失。

保温隔热门32设置在恒温炉体31的轴向两端，在本实施例中，采用的为火焰空气保温隔热门，包括环状的盖体321和喷头322，喷头322通过燃气管道323和阀门324连接到外部的燃气源，喷头322布置在盖体321的内周壁内侧、并且多个喷头322在周向上均匀间隔布置。当阀门324打开通入燃气时，喷头322径向向内喷射燃气火焰气墙，从而可以阻断恒温炉体31内与恒温炉体31外的冷热交换，确保恒温炉体31的热量不流失、不扩散。

恒温加热组件33用于将内胆312内空间的温度加热到400℃左右，包括第一加热装置331、与第一加热装置331连接的第一加热管道332。第一加热管道332为中空的铜管，第一加热装置331连接到外部的交流电源，以便对第一加热管道332进行加热。第一加热管道332具有呈螺旋型的、环绕在恒温炉体31的内胆312外周的部分。此外，第一加热管道332的两端相邻布置、向远离内胆312的方向延伸(径向向外)、分别连接到第一接头333，通过第一接头333可以与外部的水源连接，使得外部的水源可通过第一接头333进入第一加热管道332内、第一加热管道332内的水可通过第一接头333排出到外部水源。由于铜管加热的温度较高，在加热的过程中容易超过所需的温度，因此使得水在第一加热管道332内循环，可以对第一加热管道332起到降温的作用。第一加热管道332还通过第一接头333与第一加热装置331连接，第一加热管道332和第一加热装置331流体不连通，第一加热装置331通过第一接头333直接传递热量到第一加热管道332。当然也可以通过精确控制加热温度而无需设置冷却水循环，此时可将第一加热装置331与第一加热管道332直接连接。

锌熔融液循环输送组件34用于输送液体状态的用于喷涂的锌，包括第二加热装置341、与第二加热装置341连接的第二加热管道342、加热储备箱343、循环驱动装置344和锌熔融液循环输送管道345。第二加热管道342为中空的铜管，第二加热装置341连接到外部的交流电源，以便于第二加热管道342进行加热。加热储备箱343内用于储存锌，第二加热管道342将加热储备箱343内的温度加热到锌熔点温度，使得加热储备箱343内的锌保持在液体状态、确保能流动。第二加热管道342同样具有呈螺旋型的、位于加热储备箱343内的部分，其两端延伸出加热储备箱343而连接到第二接头346，通过第二接头346可以与外部的水源连接，使得外部的水源可通过第二接头346进入第二加热管道342内、第二加热管道342内的水可通过第二接头346排出到外部水源。由于铜管加热的温度较高，在加热的过程中容易超过所需的温度，因此使得水在第二加热管道342内循环，可以对第二加热管道342起到降温的作用。当然也可以通过精确控制加热温度而无需设置冷却水循环。第二加热管道342还通过第二接头346与第二加热装置341连接，第二加热管道342和第二加热装置341流体不连通，第二加热装置341通过第二接头346直接传递热量到第二加热管道342。当然也可以通过精确控制加热温度而无需设置冷却水循环，此时可将第二加热装置341与第二加热管道342直接连接。

锌熔融液循环输送管道345具有呈螺旋型的环绕在内胆312外周的部分，并且位于内胆312和第一加热管道332之间。锌熔融液循环输送管道345的两端分别位于内胆312的两端、向远离内胆312的方向延伸(径向向外)，一端连接到加热储备箱343的侧壁并与加热储备箱343内连通、另一端则连接到循环驱动装置344。在本实施例中，循环驱动装置344采用泵结构，包括驱动电机3441和泵体3442，泵体3442置于加热储备箱343内，与加热储备箱343内单向连通(只能使得加热储备箱343内的锌熔融液进入泵体3442内)，驱动电机3441置于加热储备箱343外，泵体3442与锌熔融液循环输送管道345的另一端和加热储备箱343内连通，可将加热储备箱343内的锌熔融液泵送到锌熔融液循环输送管道345内，循环后再次排出到加热储备箱343内。通过设置锌熔融液循环输送管道345，可对内胆312起到保温的作用。

喷枪组件35包括高压气体输送装置351、输送装置352和喷枪353，高压气体输送装置351连接到外部的高压气源，并且与输送装置352连通，输送装置352可以为泵结构，置于加热储备箱343内，与加热储备箱343内单向连通(只能使得加热储备箱343内的锌熔融液进入输送装置352内)，可将高压气体输送装置351输送的压缩气体和加热储备箱343内的锌熔融液泵送入喷枪353内。

喷枪353包括多个延伸入内胆312内的喷口3531，喷口3531可以承受800℃高温，将锌熔融液与高压气体输送装置351输送的压缩气体一起进行雾化，从而对工件8实施喷涂。喷口3531在内胆312的内周壁的周向上均匀间隔布置，其相对位置、喷速、流量可调，可保证喷涂到工件8上的喷层均匀。

在本实施例中，第一加热装置331和第二加热装置341位于内胆312的同一端下方，循环驱动装置344和高压气体输送装置351位于内胆312的同一端下方。上述的加热装置可采用常用的加热装置，如中频快速加热装置、燃气加热装置、电热偶等。

加工时，首先启动系统中的各部分；然后将待喷的工件8置于上料作业台1上，可通过手动操作将其置于输送环线6上，输送环线6带动待喷的工件8经过预处理装置2，可进行酸洗、烘干、废液循环使用、加热、过滤出渣等预处理；此后，待喷的工件8进入喷涂装置3内，工件8随输送环线6在内胆312内部移动，处于相对封闭、恒温温度在约400℃的高温环境中，由喷枪组件35的喷枪353喷出高温锌雾(可提高锌熔融液循环输送组件34的加热温度，使得高温锌雾的温度处于500℃左右，相当于热浸锌的融锌池温度)；经过喷涂装置3内进行锌的喷涂后，进入到冷却钝化室4内，进行浸酸钝化、喷淋清洗、风淋冷却、废液净化循环使用、过滤排渣等处理步骤；最后，喷涂、后处理完成后的工件8在卸料包装作业台5处由输送环线6上卸下，完成整个喷涂工艺。

本发明的方案，通过在高温环境下实施热喷锌，以此模拟热浸锌工艺，高温锌雾与被喷工件之间形成金相互溶，相互溶解形成锌、铁合金相层，使得待喷的工件8上的锌层结合状态、防腐性能达到或等同热浸锌工艺的效果，而且整个加工工艺节能、环保。

Claims (10)

1.一种喷涂装置，包括喷枪组件(35)，所述喷枪组件(35)包括用于向工件(8)喷射锌雾的喷枪(353)、高压气体输送装置(351)、将锌熔融液和高压气体输送装置(351)输送的高压气体输送到喷枪(353)的输送装置(352)，其特征在于：还包括恒温炉体(31)，所述恒温炉体(31)包括用于容置所述工件(8)的内胆(312)，所述喷涂装置还包括使得内胆(312)内的工件(8)处于高温环境的恒温加热组件(33)。

2.根据权利要求1所述的喷涂装置，其特征在于：所述恒温加热组件(33)包括第一加热装置(331)、以及由第一加热装置(331)加热的第一加热管道(332)，所述第一加管道(332)具有环绕在内胆(312)外周而对内胆(312)进行加热的部分。

3.根据权利要求2所述的喷涂装置，其特征在于：所述第一加热管道(332)呈中空，所述第一加热管道(332)的两端分别连接到第一接头(333)，所述第一接头(333)用于与外部的水源连接。

4.根据权利要求1所述的喷涂装置，其特征在于：还包括锌熔融液循环输送组件(34)，所述锌熔融液循环输送组件(34)包括第二加热装置(341)、由第二加热装置(341)加热的第二加热管道(342)和储存锌的加热储备箱(343)，所述第二加热管道(342)具有置于加热储备箱(343)内、对锌加热而使得锌保持在熔融液状态的部分，所述喷枪组件(35)的输送装置(352)与加热储备箱(343)内单向连通、而能使得加热储备箱(343)内的锌熔融液进入输送装置(352)。

5.根据权利要求4所述的喷涂装置，其特征在于：所述第二加热管道(342)呈中空，所述第二加热管道(342)的两端延伸出加热储备箱(343)而连接到第二接头(346)，所述第二接头(346)用于与外部的水源连接。

6.根据权利要求4所述的喷涂装置，其特征在于：所述锌熔融液循环输送组件(34)还包括循环驱动装置(344)和锌熔融液循环输送管道(345)，所述锌熔融液循环输送管道(345)具有环绕在内胆(312)外周而进行保温的部分，所述锌熔融液循环输送管道(345)的一端连接到加热储备箱(343)的侧壁并与加热储备箱(343)内连通、另一端则连接到循环驱动装置(344)以使得锌熔融液在锌熔融液循环输送管道(345)和加热储备箱(343)内循环。

7.根据权利要求4所述的喷涂装置，其特征在于：所述循环驱动装置(344)包括与加热储备箱(343)内单向连通的、将加热储备箱(343)内的锌熔融液泵入到锌熔融液循环输送管道(345)的泵体(3442)。

8.根据权利要求1所述的喷涂装置，其特征在于：所述恒温炉体(31)还包括间隔地设置在内胆(312)外周的壳体(311)，所述壳体(311)和内胆(312)均呈两端开口。

9.根据权利要求8所述的喷涂装置，其特征在于：还包括设置在壳体(311)两个开口处的保温隔热门(32)，所述保温隔热门(32)包括环状的盖体(321)和用于与外部的燃气源连接的喷头(322)，所述喷头(322)布置在盖体(321)的内周壁内侧。

10.一种应用有如权利要求1～9中任一项所述的喷涂装置的热喷锌系统，包括依次布置的上料作业台(1)、预处理装置(2)、喷涂装置、冷却钝化室(4)、卸料包装作业台(5)，以及经过上述上料作业台(1)、预处理装置(2)、喷涂装置、冷却钝化室(4)、卸料包装作业台(5)的输送环线(6)，所述工件(8)能设置在输送环线(6)上而随输送环线(6)移动。