鋼鐵零件堿性高溫氧化膜的封閉處理

王朝銘

（貴陽(yáng)表面工程行業(yè)協(xié)會(huì)，貴州 遵義 563002）

1 前言

長(zhǎng)征電氣股份有限公司高壓事業(yè)部鋼鐵氧化工段30 多年來(lái)一直采用傳統(tǒng)的堿性高溫氧化工藝，為提高氧化膜耐蝕性，鋼鐵氧化后處理都要進(jìn)行肥皂水填充和浸油處理工序。隨著近幾年來(lái)高壓開(kāi)關(guān)產(chǎn)品的熱銷(xiāo)，氧化零件越來(lái)越多，企業(yè)推進(jìn)清潔生產(chǎn)、加強(qiáng)環(huán)境污染的治理以及節(jié)能降耗指標(biāo)的壓力也越來(lái)越大。因此 選用氧化后處理的替代工藝成為技術(shù)部門(mén)的主要任務(wù)。一是避免氧化零件浸油后的滴漏污染環(huán)境和零件在裝配時(shí)污染操作者手套及與之接觸的其他零件；二是達(dá)到節(jié)能減排、降低生產(chǎn)成本的目的。本文采用HT-200 封閉工藝取代肥皂液填充和浸油工藝，氧化后的零件存于庫(kù)房2 個(gè)月之內(nèi)無(wú)銹蝕(零件裝配后整機(jī)浸泡在變壓器油中)，解決了油污污染的環(huán)境問(wèn)題及節(jié)能問(wèn)題，一年可節(jié)省12.6 萬(wàn)元。

2 封閉處理工藝試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)材料

翻砂鋼鑄件、鑄壓鋼件、高強(qiáng)度鋼、普通碳鋼，每組5 件，共20 件。

2.2 試驗(yàn)方法與結(jié)果

將試件高溫氧化并清洗后直接浸入20 L、30～50 °C的HT-200 封閉溶液(體積分?jǐn)?shù)為12%，去離子水配制)中，10～30 s 后提出并吹干，掛于中央零件存放庫(kù)房向東的窗戶上，觀察試件在2 個(gè)月內(nèi)(即裝配之前)的銹蝕情況，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 HT-200 封閉處理后鋼鐵零件的銹蝕情況Table 1 Rusty phenomenon of steel parts sealed by HT-200 process

從表1可知，試件經(jīng)HT-200 液封閉后存放至少90 d 未出現(xiàn)銹蝕，普通碳鋼機(jī)械加工件存放120 d 仍未出現(xiàn)銹蝕。

3 試生產(chǎn)

試生產(chǎn)產(chǎn)品零件選用砂鑄鋼件基座，45 鋼轉(zhuǎn)軸、支架，鑄壓鋼件焊接軸套大件。按小批量試生產(chǎn)后，隨機(jī)取樣懸掛在主管技術(shù)員辦公室窗邊以便隨時(shí)觀察銹蝕情況。

3.1 試生產(chǎn)配方與工藝

3.1.1 化學(xué)除油

CH-903 無(wú)磷環(huán)保除油粉 40～55 g/L

θ50～70 °C

t2～7 min

3.1.2 超聲波除油

CH-908 無(wú)磷環(huán)保除油粉 100 mL/L

θ30～50 °C

t5～10 min

3.1.3 酸洗除銹

HCl 60%(體積分?jǐn)?shù))

HT-9105 酸洗添加劑 0.5%(體積分?jǐn)?shù))

θ常溫

t視零件表面狀況而定

3.1.4 封閉

HT-200 封閉劑 12%(體積分?jǐn)?shù))

去離子水 余量

pH 9.0(用體積分?jǐn)?shù)為5%的氨水調(diào))

θ30～50 °C

t10～30 s

3.2 封閉膜的質(zhì)量要求

高溫氧化零件洗凈、封閉并烘干后，表面應(yīng)覆蓋一層豐滿完整的透明膜。

3.3 試生產(chǎn)結(jié)果

小批量試生產(chǎn)的零件由于兩周之內(nèi)已裝配，浸入變壓器油中而無(wú)法觀察。但隨機(jī)取樣的12 件φ30 mm × 400 mm 轉(zhuǎn)軸存放3 個(gè)月后未出現(xiàn)銹蝕。

4 成本與能耗

4.1 成本估算

生產(chǎn)1 dm2氧化零件帶出槽液的損耗估算見(jiàn)表2。采用手工半自動(dòng)操作時(shí)，復(fù)雜零件從槽液中帶出的損失量為2～4 mL/dm2。溶液的黏度大(如堿性氧化槽和浸油槽)，則帶出損耗大。

表2 生產(chǎn)1 dm2 氧化零件帶出槽液的損耗估算Table 2 Estimation of drag-out loss for production of 1 dm2 oxidation film of sample

從表2中可以看出，對(duì)于1 dm2零件，舊工藝從槽液帶出的物料損失是0.094 6 元，新工藝則是0.049 7 元，兩者相差0.044 9元。若平均每天氧化210 t(約7 000 m2)，則一年可節(jié)約7.3 萬(wàn)元。

4.2 能耗比較

新工藝與原工藝流程能耗比較見(jiàn)表3，其中槽液均為400 L。

從表3中可以看出，以一班制為例，原工藝電能耗為350 kW·h/d，而新工藝為98 kW·h/d，每月工作日按22 d 計(jì)算，新工藝每月可省電5 544 kW·h，按電價(jià)0.8 元/(kW·h)計(jì)算，新工藝一年可節(jié)省電費(fèi)5.3 萬(wàn)元。另外，生產(chǎn)用物質(zhì)也節(jié)省7.3 萬(wàn)元。

5 結(jié)語(yǔ)

由于工廠的高溫氧化車(chē)間無(wú)廢水處理設(shè)施，因此，傳統(tǒng)工藝產(chǎn)生的酸堿廢水和因滴漏而混入廢水中的錠子油必然未經(jīng)處理就排入河流，其中除酸、堿外還有能使水質(zhì)惡臭的磷酸鹽、COD 等。采用無(wú)磷環(huán)保除油劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“三鈉”鹽和含多聚磷酸鹽及難以降解的表面活性劑的清洗劑，以無(wú)污染的HT-200 封閉劑替代70 號(hào)錠子油防銹，大大減輕了對(duì)水環(huán)境和產(chǎn)品的污染，也減少了清洗水的用量。

從2010年5月份采用HT-200 封閉劑工藝正式投入批量生產(chǎn)，取代肥皂液填充和浸70 號(hào)錠子油工藝，一年可節(jié)省12.6 萬(wàn)元。

表3 新舊工藝的能耗比較Table 3 Comparison of energy consumption between the new and old processes