CN112593177A - 钢丝热浸镀锌基多元合金后的镀层冷却方法及冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种钢丝热浸镀锌基多元合金后的镀层冷却方法及冷却装置，在钢丝的多侧朝向热浸镀锌基多元合金钢丝喷射冷却强度可调的冷却介质，所述冷却介质为冷却水和冷却水雾，根据镀层凝固速度的需要组合喷水或水雾的方式。冷却装置包括分设于热浸镀锌基多元合金钢丝侧方的至少两排、多个喷嘴，喷嘴的喷射方向指向热浸镀锌基多元合金钢丝，且热浸镀锌基多元合金钢丝每一处对应的喷嘴喷射处的冷却介质完全覆盖该处的热浸镀锌基多元合金钢丝表面。本发明将冷却方式由单侧喷水改为双侧或多侧喷水或水雾，冷却强度可调，钢丝表面镀层显微组织均匀且可控。

Description

钢丝热浸镀锌基多元合金后的镀层冷却方法及冷却装置
技术领域
本发明属于热浸镀锌基多元合金钢丝制造领域，具体涉及一种钢丝热浸镀锌基多元合金后的镀层冷却方法及冷却装置。
背景技术
热浸镀锌钢丝因为其优良的防腐性能而被广泛地应用，钢丝热浸镀锌是最基本、最有效的防腐工艺执业，钢丝从锌炉引出后，由于温度逐渐下降，钢丝表面的锌液一方面被空气中的氧气氧化成氧化锌，另一方面与钢丝基体的铁作用使得合金层变厚，这些都是不希望发生的，而热浸镀锌厚度的增加使得钢丝热浸镀锌后防腐效果能大大提高。近些年逐步发展起来的锌基多元合金(如锌铝镁三元合金)的耐腐蚀性能又显著优于同样厚度的纯锌镀层，目前有全面替代纯锌镀层的趋势。通常情况下，在热浸镀锌或锌基多元合金后都需要立即对钢丝表面液态镀层进行冷却处理。
目前，沿用镀锌钢丝镀层冷却方式-钢管喷嘴水喷装置冷却处理热浸镀锌基多元合金钢丝，并控制该热浸镀锌基多元合金钢丝性能，该水喷装置都是从钢丝的一侧向热热浸镀锌基多元合金钢丝表面喷水进行冷却，另一侧为接水装置。在喷水的作用下，钢丝表面尚未凝固的热浸镀锌基多元合金沿水流喷射方向逐步冷却，造成被镀钢丝远离水喷装置一侧的镀层冷却最慢，镀层显微组织粗大，达不到工艺设计要求，而朝向水喷装置一侧的镀层较快，镀层显微组织偏脆易开裂。这种单侧水冷方式在生产镀锌钢丝时对钢丝镀层性能影响尚不显著，但是已经不能满足热浸镀锌基多元合金钢丝镀层的质量及性能均匀性的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种钢丝热浸镀锌基多元合金后的镀层冷却方法及冷却装置，两侧冷却速度对称、可控，钢丝表面镀层均匀。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种钢丝热浸镀锌基多元合金后的镀层冷却方法，在热浸镀锌基多元合金钢丝的多侧朝向热浸镀锌基多元合金钢丝喷射冷却介质。
其中，在热浸镀锌基多元合金钢丝的相对称的两侧朝向热浸镀锌基多元合金钢丝喷射冷却介质。
优选的，所述冷却介质为冷却水和冷却水雾中一种或两种组合。
本发明还提供一种钢丝热浸镀锌基多元合金后的镀层冷却方法，在热浸镀锌基多元合金钢丝的侧方朝向热浸镀锌基多元合金钢丝喷射冷却强度可调的冷却介质。
其中，所述冷却介质为冷却水和冷却水雾中一种或两种组合，所述冷却介质的水柱直径、水雾密度、雾滴直径可调。
本发明还提供一种多根钢丝热浸镀锌基多元合金后的镀层冷却装置，设于热浸镀锌基多元合金炉后侧，所述冷却装置包括分设于热浸镀锌基多元合金钢丝对称两侧的至少两排喷嘴，每排的多个喷嘴分别对着多根钢丝。其中，所述热浸镀锌基多元合金钢丝的侧方设有相对称的两排喷嘴，两排所述喷嘴在热浸镀锌基多元合金钢丝的长度方向上交错设置，以避免水柱对冲；且热浸镀锌基多元合金钢丝每一处对应的喷嘴喷射处的冷却介质完全覆盖该处的热浸镀锌基多元合金钢丝表面。
其中，所述的钢丝热浸镀锌基多元合金后的镀层冷却装置还包括冷却水箱，多根所述热浸镀锌基多元合金钢丝平行地排列于冷却水箱内，每根所述热浸镀锌基多元合金钢丝的侧方设有多个喷射角度的喷嘴。
其中，所述喷嘴上可拆卸式连接有雾化喷头或喷咀，所述喷嘴通过雾化喷头的装卸喷射出的冷却介质为冷却水雾或冷却水，所述喷嘴通过雾化喷头的不同孔径和水压，可以得到不同流量和颗粒大小的冷却水雾。
其中，所述每排喷嘴的开闭可单独控制。
优选的，沿所述热浸镀锌基多元合金钢丝的前进方向，前段的喷嘴喷射的冷却介质为冷却水雾，后段的喷嘴喷射的冷却介质为冷却水。
也可以采用下述方式：沿所述热浸镀锌基多元合金钢丝的前进方向，前段的喷嘴喷射的冷却介质为冷却水，后段的喷嘴喷射的冷却介质为冷却水雾。
还可以采用下述方式：沿所述热浸镀锌基多元合金钢丝的前进方向，同侧的喷嘴喷射的冷却介质为冷却水和冷却水雾交错设置，以及水柱直径、水雾密度、雾滴直径根据实际情况可调。
本发明的冷却原理是：喷嘴直接喷水，喷嘴安装雾化喷头后喷水雾，选择雾化喷头型号可以获得不同雾化程度的水雾。冷却水或冷却水雾喷淋到镀层钢丝表面，将刚从锌缸熔熔融合金液出来、尚未凝固的钢丝表面的合金镀液进行冷却。冷却速度和喷淋到钢丝表面水的质量成正比。单位时间内钢丝表面接触的水越多，钢丝表面镀层冷却速度越快，凝固时间越短。单位时间内喷到钢丝表面的水柱数量越多(即同时打开喷嘴的数量)，冷却速度越快。相对于直接喷水，水雾冷却速度要慢；水雾雾化程度越高，水滴越小，冷却速度越慢。这样通过选择同时开多少排喷嘴，以及冷却水的雾化程度，可以获得镀层冷却所需的不同的冷却速度。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：本发明将热浸镀锌基多元合金钢丝冷却方式由单侧喷水改为双侧或多侧喷水和/或水雾，两侧或多侧冷却速度对称、可控，镀层均匀，钢丝两侧的镀层冷却速度一致，避免单侧喷水造成的钢丝背对喷头一侧的镀层冷却速度或多或少都要比喷头侧钢丝表面镀层的冷却速度要慢，钢丝表面镀层显微组织不均匀的问题，同时通过控制冷却速度可以得到产品镀层所需最优的显微组织。
附图说明
图1为本发明中冷却装置的主视图的结构简图；
图2为本发明中冷却装置的俯视图的结构简图；
图3为传统的单侧冷却方式背对水冷侧得到的镀层显微组织图；
图4为传统的单侧冷却方式面对水冷侧得到的镀层显微组织图；
图5为本发明冷却方式得到的镀层显微组织图。
附图标记说明：
1、冷却水箱；2、热浸镀锌基多元合金钢丝；3、喷嘴；4、冷却水管。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种钢丝热浸镀锌基多元合金后的镀层冷却方法，在热浸镀锌基多元合金钢丝的多侧朝向热浸镀锌基多元合金钢丝喷射冷却介质。
具体方案是：在热浸镀桥梁缆索用Φ6mm锌铝镁三元合金钢丝的相对称的两侧朝向热浸镀锌铝镁三元合金钢丝喷射冷却介质。
所述冷却介质选用冷却水和冷却水雾的结合，其中，冷却水的水柱直径通过喷嘴孔径调节，这里选用25x10mm扁形喷嘴；冷却水雾密度和雾滴直径通过雾化喷嘴孔径调节，这里选用0.5mm的雾化孔径。通过上述的水柱直径、水雾密度和雾滴直径可调，可以实现冷却介质的冷却强度可调。
本发明还提供一种结构如图1所示的热浸镀锌基多元合金钢丝冷却装置，设于热浸镀锌基多元合金炉后侧，包括冷却水箱1，10根热浸镀锌基多元合金钢丝2平行地排列于冷却水箱1上开设的冷却槽内。本实施例中，如图1所示，所述热浸镀锌基多元合金钢丝2的侧方设有相对称的4层8排喷嘴3，8排所述喷嘴3在热浸镀锌基多元合金钢丝2的长度方向上交错设置。
每一排的喷嘴3与同一根循环水管4连通。
图2所示为热浸镀锌基多元合金钢丝冷却装置的俯视图，其中图2a为在钢丝的前进方向上，钢丝两侧的喷嘴相对钢丝前进方向垂直设置的示意图；图2b为在钢丝的前进方向上，钢丝两侧的喷嘴相对钢丝前进方向呈锐角的示意图；图2c为在钢丝的前进方向上，钢丝两侧的喷嘴相对钢丝前进方向呈钝角的示意图。
所述喷嘴3上最上一层连接有可拆卸式喷咀，所述喷嘴3通过扁形喷嘴的喷射出的冷却介质为冷却水。下面3层连接有可拆卸式雾化喷头。所述喷嘴3的开闭每层可单独控制，根据需要选择哪层喷嘴打开，哪层关闭。这里打开最下一层雾化喷嘴，中间两层喷嘴关闭。
传统的单侧冷却方式，背对喷嘴一侧镀层凝固冷却速度慢，得到不均匀块状晶的镀层显微组织如图3所示，图中箭头方向为喷射方向，冷却速度越慢，块状晶粒尺寸越大。面对喷嘴一侧镀层凝固冷却速度快，得到枝晶状的镀层显微组织如图4所示，图中箭头方向为喷射方向，冷却速度过快，得到枝晶状显微组织的塑形不足，在弯曲变形中镀层易开裂。
本发明提供的双向水喷淋控制冷却装置可以先双向水雾后双向喷水，即：沿所述热浸镀锌基多元合金钢丝的前进方向，最下一层的喷嘴喷射的冷却介质为冷却水雾，最上一层的喷嘴喷射的冷却介质为冷却水。
在热浸镀锌基多元合金钢丝两侧同时开、关喷嘴，钢丝两侧的镀层冷却速度一致，整个镀层均得到均匀的细块状晶的镀层显微组织，如图5所示。避免单侧喷水造成的钢丝背对喷头一侧的镀层冷却速度或多或少都要比喷头侧钢丝表面镀层的冷却速度要慢、镀层不均匀的问题。
通过水雾和喷水冷却强度的组合，本案例获得了如图5的锌铝镁三元合金镀层的细块状显微组织，在钢丝缠绕测试中镀层没有开裂现象。整个钢丝横截面镀层组织均匀，均为如图5的细块状显微组织，力学性能和耐腐蚀性能均完全满足要求。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种钢丝热浸镀锌基多元合金后的镀层冷却方法，其特征在于，在热浸镀锌基多元合金钢丝的多侧朝向热浸镀锌基多元合金钢丝喷射冷却介质。
2.根据权利要求1所述的钢丝热浸镀锌基多元合金后的镀层冷却方法，其特征在于，在热浸镀锌基多元合金钢丝的相对称的两侧朝向热浸镀锌基多元合金钢丝喷射冷却介质。
3.根据权利要求1或2所述的钢丝热浸镀锌基多元合金后的镀层冷却方法，其特征在于，所述冷却介质为冷却水和冷却水雾中一种或两种组合。
4.一种钢丝热浸镀锌基多元合金后的镀层冷却方法，其特征在于，在热浸镀锌基多元合金钢丝的侧方朝向热浸镀锌基多元合金钢丝喷射冷却强度可调的冷却介质。
5.根据权利要求4所述的钢丝热浸镀锌基多元合金后的镀层冷却方法，其特征在于，所述冷却介质为冷却水和冷却水雾中一种或两种组合，所述冷却介质的水柱柱径、水雾密度、雾滴直径可调。
6.一种钢丝热浸镀锌基多元合金后的镀层冷却装置，其特征在于，设于热浸镀锌基多元合金炉后侧，所述冷却装置包括分设于热浸镀锌基多元合金钢丝侧方的至少两排喷嘴，每排的多个喷嘴沿热浸镀锌基多元合金钢丝延伸方向间隔排列，所述喷嘴的喷射方向指向热浸镀锌基多元合金钢丝，且热浸镀锌基多元合金钢丝每一处对应的喷嘴喷射处的冷却介质完全覆盖该处的热浸镀锌基多元合金钢丝表面。
7.根据权利要求6所述的钢丝热浸镀锌基多元合金后的镀层冷却装置，其特征在于，还包括冷却水箱，多根所述热浸镀锌基多元合金钢丝平行地排列于冷却水箱上开设的冷却槽内，每根所述热浸镀锌基多元合金钢丝的侧方设有多排喷嘴。
8.根据权利要求6或7所述的钢丝热浸镀锌基多元合金后的镀层冷却装置，其特征在于，所述热浸镀锌基多元合金钢丝的侧方设有相对称的两排喷嘴，两排所述喷嘴在热浸镀锌基多元合金钢丝的长度方向上交错设置。
9.根据权利要求6或7所述的钢丝热浸镀锌基多元合金后的镀层冷却装置，其特征在于，沿所述热浸镀锌基多元合金钢丝的前进方向，前段的喷嘴喷射的冷却介质为冷却水雾，后段的喷嘴喷射的冷却介质为冷却水。
10.根据权利要求6或7所述的钢丝热浸镀锌基多元合金后的镀层冷却装置，其特征在于，沿所述热浸镀锌基多元合金钢丝的前进方向，前段的喷嘴喷射的冷却介质为冷却水，后段的喷嘴喷射的冷却介质为冷却水雾。
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