鋼管熱浸鍍鋅生產(chǎn)工藝及設(shè)備 ＊

楊紅英,羅 鷗

(昆明冶金研究院,云南 昆明 650031)

1 前 言

腐蝕對鋼鐵造成的損失極為嚴(yán)重,僅在中國每年鋼鐵損失造成的直接經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)到上千億元。因此,對鋼鐵的進(jìn)行防腐處理極其重要,而鍍鋅被公認(rèn)為鋼鐵保護(hù)最直接有效的方法之一。

在工藝上,有熱鍍鋅和電鍍鋅兩種。熱鍍鋅具有鍍層均勻、附著力強(qiáng)、耐腐蝕性能好、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于工業(yè)各領(lǐng)域。電鍍鋅的耐腐蝕性比熱鍍鋅差,鋅層與鋼基體分層,鋅層較薄,附著在鋼管基體上,容易脫落。

鍍鋅鋼管具有較強(qiáng)的耐腐蝕性和強(qiáng)度、剛度,常做為煤氣、暖氣和水的輸送管道。云南昆鋼制管有限公司目前有 7條焊管 /冷彎型鋼生產(chǎn)線、三條螺旋焊管生產(chǎn)線,綜合生產(chǎn)能力 40萬 t。為增大產(chǎn)品升值空間,提升產(chǎn)品競爭力,該公司于 2010年投資約4700萬元新建兩條生產(chǎn)規(guī)模為 7萬 t/a的鍍鋅鋼管生產(chǎn)線。

2 鋼管鍍鋅工藝流程

黑管→堿洗 (脫脂)→ (水洗)→酸洗 (除銹)→清水漂洗→浸助劑→烘干→熱浸鍍鋅→外吹→內(nèi)吹→空冷→水冷→鈍化→水漂洗→檢驗(yàn)→稱量→包裝入庫

2.1 鍍前處理工序

鍍前處理包括:堿洗、酸洗、漂洗、浸助劑和烘干,前四道工序與傳統(tǒng)工藝相同,而對烘干工序做出了改進(jìn)。

1)部分鋼管表面有油污,需進(jìn)行堿洗。

2)酸洗是為了除去鋼管表面的氧化皮。選用鹽酸進(jìn)行酸洗。

每條生產(chǎn)線有酸洗槽 5個(gè),酸洗液為含 15%～18%的鹽酸水溶液,室溫下,酸洗時(shí)間約 15～30 min,酸洗后鋼管表面呈銀亮色。當(dāng)酸液中鐵鹽含量超過 200 g/L,HCl的濃度為 20 g/L時(shí),應(yīng)予排放,排放的廢酸采用焙燒法進(jìn)行回收處理。

酸洗槽頂部產(chǎn)生的酸霧由引風(fēng)機(jī)引入吸收塔,稀釋后回收處理。

3)為除去鋼管表面附著的殘酸及鐵鹽,需對鋼管進(jìn)行 2次漂洗,排放廢水酸濃度約為 0.5 g/L,2價(jià)鐵鹽含量約為 0.3 g/L。

4)溶劑的作用是從鋼管表面除去所有雜質(zhì),以保證鋼管與鋅液潔凈接觸,形成良好的鍍層。

溶劑槽 2個(gè),配有溶劑過濾機(jī)一臺。溶劑槽的槽液為 NH4CI與 ZnCl2的混合液,NH4Cl與 ZnCl2的重量比為 1.6∶1,其濃度為 400～500 g/L,溫度控制在 70～80℃,溶劑處理時(shí)間為 7～15 min。

5)為防止鋼管浸入鋅鍋發(fā)生放炮現(xiàn)象,需對涂上溶劑的鋼管進(jìn)行烘干,烘干溫度控制在 120～200℃左右,烘干時(shí)間不低于 150 s,NH4Cl的分解溫度約 230℃,故烘干溫度不得過高,以免溶劑燒損。烘干坑底部采用鑄鐵散熱片加熱,上加蓋罩,兩側(cè)由煙管引熱風(fēng)向鋼管兩端微吹,以彌補(bǔ)烘干坑兩側(cè)溫度稍低之不足,使鋼管全長受熱均勻。烘干坑較長,鋼管在坑內(nèi)一根緊挨一根的排列,如此可延長烘烤時(shí)間,適當(dāng)降低烘干溫度,避免烤焦助劑,從而保證烘干質(zhì)量。

烘干爐采用鏈條步進(jìn)傳動,鋼管在上料臺上鋪排整齊后,由鏈條逐根移進(jìn)烘干爐,又逐根移出烘干爐,完成烘干工序。

2.2 熱浸鍍鋅工序

經(jīng)烘干處理的鋼管通過烘干爐鏈條逐根移出,進(jìn)入爐輥道,然后運(yùn)送至鍍鋅爐,由鋅鍋側(cè)面自動滾入鍍鋅機(jī)中的 3根浸鋅螺旋內(nèi)。為了排出鋼管內(nèi)的空氣,3根螺旋的相位不同,使鋼管在螺旋上成傾斜狀態(tài) (向后上方傾斜)。隨著浸鋅螺旋的轉(zhuǎn)動,鋼管一面向下移動一面形成傾斜角,然后進(jìn)入鋅液,并繼續(xù)向下移動,與此同時(shí),鋼管內(nèi)的空氣由高端排除。最后鋼管自動跌落在鋅鍋內(nèi)的滑軌上,由撥料機(jī)構(gòu)將其橫向撥至外側(cè),再由提管機(jī)的兩個(gè)提升鉤將鋼管以 14℃傾斜角提出鋅液,這時(shí)鋼管內(nèi)的鋅液從較低的一端流出。當(dāng)鋼管提升至磁力輥輥面時(shí),便被其吸住并縱向移動到曳出輥道上。

鋅鍋內(nèi)鋅液的溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在 450±5℃范圍內(nèi)。

2.3 鍍后處理工序

鍍后處理工序包括:外吹與曳出、內(nèi)吹、水冷、檢驗(yàn)、鈍化、打印。

1)鋼管沿磁力輥道前進(jìn)時(shí),通過一個(gè)外吹環(huán),外吹環(huán)上有一排小孔,通過壓縮空氣,可將鋼管多余的鋅液吹去獲得光潔的外表面,外吹氣壓約0.25～0.4 MPa。

磁力輥道傾斜置放,傾角為 14°,在滿足生產(chǎn)節(jié)奏的前提下,降低曳出速度,可以控制上鋅量,降低鋅耗。但曳出時(shí)間過長,鋼管溫度下降過多,會造成管表面附著的鋅液粘度過大,不但影響內(nèi)吹質(zhì)量,而且使鋅耗增加。

2)鋼管在 14°傾斜的曳出輥道上移至輥道端部時(shí),步進(jìn)機(jī)構(gòu)動作,將鋼管橫移至內(nèi)吹工位,夾緊機(jī)構(gòu)隨著動作將鋼管頭夾緊,進(jìn)行內(nèi)吹,內(nèi)吹利用高壓的過熱蒸氣,其壓力為 1～1.2 MPa,溫度為 275℃,內(nèi)吹時(shí)間可調(diào)整操縱臺上的時(shí)間繼電器予以控制。內(nèi)吹可除去鋼管內(nèi)表面多余的鋅液,獲得光潔的內(nèi)表面,被除去的鋅液形成鋅粉,吹入內(nèi)吹箱,并被引到布袋除塵器,予以回收。

3)鋼管在步進(jìn)機(jī)上逐根橫移,一直到鋼管落在 3個(gè)升降拖架上為止。此時(shí)托叉下降,將鋼管拋入到水冷槽的輸送鏈上,并浸入水中進(jìn)行水冷,鋼管經(jīng)冷卻后,由輸送鏈逐根移出水冷槽,3根輸送鏈傾斜布置,使鋼管內(nèi)部的水及時(shí)排出。

水冷槽的溫度控制在 80°C左右,冷卻水用泵送到冷卻塔進(jìn)行冷卻后循環(huán)使用,冷卻塔的冷卻能力為 20萬大卡 /h,冷卻塔的溫降為 7°C,冷卻水的循環(huán)流量為 30 t/h。

4)鋼管經(jīng)水冷后由輸送鏈移出水冷槽,脫落在檢驗(yàn)臺架上,經(jīng)檢驗(yàn)將漏鍍管挑出放入廢品筐內(nèi),成品管送入輸出輥道。

5)成品管在輥道輸送過程中經(jīng)一個(gè)鈍化液噴淋吹環(huán),使管表面得到鈍化處理,再經(jīng)一個(gè)外吹環(huán),用壓縮空氣將多余的鈍化液吹除,之后鋼管被撥上一個(gè)烘干臺架,臺架下鋪設(shè)蒸汽加熱管排,將鋼管烤干。

6)鋼管經(jīng)烘干后,進(jìn)行打印包裝,至此整個(gè)工藝過程結(jié)束。

3 主要工藝設(shè)備

3.1 烘干爐

尺寸:長 ×寬 =8 m×7 m。

烘干爐底板為鑄鐵雙面肋板,下部為烘干爐的煙道,煙道內(nèi)敷設(shè)有 ф114鋼管換熱器,換熱器面積為 20 m2,利用鍍鋅鍋爐煙氣余熱加熱筋板從而烘干鋼管。此外有一臺風(fēng)量為6600 Nm3/h的循環(huán)風(fēng)機(jī),將烘干爐膛內(nèi)的空氣引入煙道內(nèi)的換熱器,經(jīng)加熱后又噴入爐膛內(nèi),以增強(qiáng)鋼管的加熱效率。

鋼管在烘干爐內(nèi)的輸送依靠鏈條步進(jìn)驅(qū)動,不同規(guī)格的鋼管在烘干爐內(nèi)的停留時(shí)間不同。

3.2 鍍鋅爐

鍍鋅鍋尺寸:長 ×寬 ×高 ×厚度 =8000 mm×1600 mm ×2000 mm ×50 mm。裝鋅量為 152 t。

鍍鋅爐由鍍鋅鍋、浸鋅機(jī)構(gòu)、撥料機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)、磁力輥、磁力輥升降機(jī)構(gòu)、曳出輥道、貓頭叉橫移機(jī)構(gòu)幾部分組成。鍍鋅爐的燃料采用煤制氣,燃?xì)鉄鞛榈蛪簾臁啥擞醒h(huán)風(fēng)機(jī),風(fēng)機(jī)流量約為燃?xì)馀懦隽康?10倍左右,形成循環(huán)再加熱的方式,使?fàn)t內(nèi)溫度分布均勻。

3.3 除塵器

采用布袋除塵器,過濾面積 200 m2,螺旋輸送機(jī)自動出灰,壓縮空氣脈沖閥自動反吹。有暖風(fēng)機(jī)向除塵箱供應(yīng)暖風(fēng),降低結(jié)露危害。溫度監(jiān)控,超溫報(bào)警,緊急情況下水噴淋降溫。

4 工藝特點(diǎn)

1)生產(chǎn)線工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化、引進(jìn)國內(nèi)先進(jìn)設(shè)備,從烘干、鍍鋅到鈍化一系列過程均采用鏈條步進(jìn)的方式對鋼管進(jìn)行加工處理,高度機(jī)械化、自動化,真正實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品連續(xù)性生產(chǎn),鍍鋅鍋采用螺旋浸鍍的方式,生產(chǎn)效率高,提高了鋼管表面鍍層質(zhì)量。

2)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的廢氣用布袋除塵器回收凈化,并將部分煙氣引至烘干爐,利用煙氣余熱烘干煙管;鋅灰、鋅渣作為生產(chǎn)再熔鋅或生產(chǎn)氧化鋅的原料予以回收利用;廢水、廢酸采用焙燒技術(shù)進(jìn)行高效回收利用,整個(gè)生產(chǎn)過程做到節(jié)能環(huán)保。

5 結(jié) 語

云南昆鋼制管有限公司新建的兩條鋼管鍍鋅生產(chǎn)線,利用自身生產(chǎn)鋼管的優(yōu)勢,增大了產(chǎn)品的升值空間。該生產(chǎn)線的建立滿足了省內(nèi)對鍍鋅管的需求。其生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀況良好,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。該項(xiàng)目為企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

[1]劉經(jīng)國,艾政治.新型鋼管熱浸鍍鋅生產(chǎn)線的應(yīng)用 [J].鋼管,2001,30 (1):39-41.

[2]唐春華.提高熱鍍鋅質(zhì)量的途徑 [J].電鍍與環(huán)保,1989,9(5):4-8.

[3]北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院,等.重有色金屬冶煉設(shè)計(jì)手冊—冶煉煙氣收塵通用工程常用數(shù)據(jù)卷 [M].北京:冶金工業(yè)出版社,1996.