新型热镀锌锅直接内加热的设计探讨

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1、新 型 热 镀 锌 锅 直 接 内 加 热 的 设 计 探 讨刘祥清(四川德阳市东工钢绳厂 618000)摘 要 : 介绍出口热镀锌设备 的 锌 锅 及 其 加 热 系 统 的 设 计 ,通 过 实 践 提 出 了 适 应 钢 丝 热 镀 锌生产工艺的新型锌锅和加热技术 。关键词 : 热镀 锌锅 内加热 设计Ma king an Approach to the Design of Ne w D irect Inner Hea tingPot f or Galvan iz ing Steel Wire by DippingLiu Xia ngqing( Donggong W i re Rope

2、Factory , Dey an g Ci t y , S ich u an Prov i nce 618000)Abstract : To int roduce t he exported zinc pot for galvanizing steel wire by dipping and t he design of it s heating system1New zinc pot and heating technology applied to galvanizing steel wire by dipping havebeen p ut forward in p ractice1Ke

3、y words : galvanizing by dipping ; zinc pot ; inner heating ; design1 新型热镀锌锅的研究热 镀锌 锅 ( 炉 ) 是 热 镀 锌 生 产 的 关 键 部 件 ,在国外常 用 08 F 、 15 F 钢 板 组 焊 而 成 。 我国常用 的 也 是 用 08 F 、 05 F 钢 板 焊 成 的 ,这 种 材 料焊成的 锌 锅 在 生 产 过 程 中 ,由 于 锅 壁 与 锌液发生锌 铁 合 金 反 应 ,加 速 了 铁 锅 的 腐 蚀 ,使大量 的 锌 变 成 了 锌 渣 。 因 为 产 生 腐 蚀 也容易突然穿透造成漏锌事

4、故 ,迫使停产 ,更 换锌锅 。 一口锌锅一般使用 3 个月时就要进 行修补 ,在使用 6 个月后有可能就报废 ,寿命很短 。 因此 ,人们又在此基础上 ,采用了非金 属材料构筑锌锅 。 特别是用矾土水泥等耐火混 凝土捣制 的 锌 锅 ,为 克 服 锌 液 的 腐 蚀 前 进了 一大步 。 然 而 ,这 种 锌 锅 连 续 的 使 用 寿 命 也不过 5 8 年 ,而且它不能采用电阻丝或燃煤 、 汽等在锅 侧 、 锅 底 进 行 加 热 ,必 须 使 用 燃气 等 在 锌 液 面 上 反 ( 辐 ) 射 加 热 ,能 源 浪 费 很 大 。 同时 ,还带来制造炉体的昂贵费用 。111 锌锅材料

5、为了寻找更 合 理 的 锌 锅 材 料 ,争 取 更 长 的锌锅寿命 。 笔 者 查 阅 国 外 有 关 资 料 知 ,法国 、 美国 、 日本等一些国家已在力求寻找新的材 料 ,取 代 矾 土 水 泥 。 经 国 内 某 炉 窑 公 司 的 密 切配 合 , 精 心 进 行 配 方 试 验 后 , 我 厂 采 用“GL 高铝质高强 度 浇 注 新 材 料 ”一 次 捣 打 成 型 ,较好地实现了新型热镀锌锅的制作 ,效果 很好 。112 锌锅结构在热镀锌生 产 过 程 中 ,镀 锌 炉 与 镀 锌 锅 是热镀锌的 基 础 。 如 果 炉 体 、 锌 锅 的 结 构 设 计 不好 ,往 往 造

6、 成 难 以 补 救 的 遗 憾 。 本 设 计将 炉体与锌 锅 合 为 一 体 ,充 分 保 证 了 承 重 和 保 温的功能 ,加 热 系 统 可 完 全 与 锌 锅 分 开 制作 。 详见图 1 锌锅结构示意图 。2 锌锅直接内加热的设计我国传统的 锌 锅 加 热 方 式 有 外 热 式 ( 包 括在锅底 、 锅侧 、 锅前 、 锅后加热 ) 、 上热式 (包 括 单侧 、 中 间 和 双 侧 辐 射 加 热 ) 。 前 者 传 热 慢 ,温度不 均 ,热 效 应 差 。 且 锌 锅 局 部 腐 蚀 , 锌 渣多 ,锌 耗 高 。 特 别 是 锅 底 加 热 会 使 锌 液 沸 腾 ,锌

7、渣 ( 杂 ) 翻 滚 ,直 接 影 响 产 品 质 量 ,令18 金 属 制 品 第 24 卷备 的外观造 型 ,本 系 统 分 为 加 热 和 电 控 两 部分 。 加热部分是将若干根加热器分别布置在 锌 锅内的两 边 ,并 利 用 支 承 槽 钢 的 空 位 布 设电线 。 其短路 保 护 等 电 控 部 分 ( 除 电 源 控 制 柜 ) 分 别 设 置 在 锌 锅 外 壁 两 边 的 脚 踏 梯 内 。 详见加热系统设置图 2 。图 1 锌锅结构示意图11 钢板锅沿 21 硅酸铝纤维板 31 锅外壳41 烘炉通气槽 51 高铝质锌锅胆 61 微钙 保温层 7 、 8 、 91 砖 1

8、01 微钙 111 油毡人 头痛 。 后 者 耗 能 高 ,热 效 率 低 。 锌 灰 生 成 量多 ,锌液温差大 。 并且 ,不管用何种热源加 热 其保温和 密 封 性 能 都 较 差 ,加 热 炉 体 的 造 价也很高 。211 加热方式的选定对于加热方 式 ,笔 者 认 为 应 遵 循 两 个 原 则 :第一 ,以使 用 单 位 认 为 成 本 最 低 、 最 能 利用的燃料 (能源 ) 作加热源 ;第二 ,以锌锅能充 分 吸取燃料 中 的 热 量 ,使 浪 费 的 热 量 达 到 可能的最低限度 。 本设计鉴于外商的工厂没有 天然气 ,并且有自建的发电厂 ,这对于选定用电作加热源 提

9、供 了 条 件 。 同 时 ,选 定 用 电 在 锌锅内进行加热 。212 加热器材料 在锌锅的锌 液 中 进 行 内 加 热 ,这 就 要 求有 比 08 F 更 好 , 不 易 与 锌 发 生 反 应 的 耐 高 温 、 耐腐蚀 的 材 料 作 为 加 热 元 件 。 我 厂 在 探讨加热器材料过程中 ,作了大量的模拟试验 。 从 钢管镀搪 瓷 、 钢 管 喷 陶 瓷 到 硅 酸 玻 璃 等 等材料的试用花了许多精力 。 最后在某军工厂 的支持下 ,用石英玻璃作加热元件获得成功 。 该 种材料具 有 极 低 的 热 膨 胀 系 数 ,高 的 耐 温性 ,极好的化 学 稳 定 性 ,优 良

10、的 电 绝 缘 性 能 ,是较理想的加热器材料 。213 直接内加热系统的设置 为了满足加 热 需 要 ,同 时 考 虑 到 出 口 设图 2 加热系统设置图11 脚踏梯 21 盖板 31 石英玻璃加热器41 加热器保护 51 槽钢强度锌锅胆 71 锅外体 热器电控箱61 GL 高铝质高81 电缆沟 91 加3 效果我 厂 承 担 的 印 尼 “S INA RMONA S IN2DU S TR I ES”镀 锌 钢 丝 厂 项 目 , 于 1995 年 底开 始投产 ,生 产 用 于 “钢 芯 铝 线 、 电 缆 配 套 的 镀锌钢丝 ”。 经过一年多的生产实践证明 :该 热 镀锌锅及 直 接

11、 内 加 热 的 设 计 ,完 全 能 满 足钢丝热浸镀锌的要求 。 特别是镀锌钢丝的表 面质量 ,受到外国老板的好评 。311 投资少(1) GL 高 铝 质 高 强 度 锌 锅 集 炉 体 与 锌 锅 为一体 ,其 加 热 系 统 单 独 加 工 后 配 装 。 结构 简单 ,投 资 较 小 。 省 去 了 在 矾 土 水 泥 锅 上 面 加热的油 、 气 燃 烧 室 、 大 量 的 ( 近 40t ) 各 种 各类拱砖 、 保温砖以及喷流辐射换热 、 升降机 械等 ,可减少工程造价 10 万余元 。(2) 在 对 锌 液 的 加 热 过 程 中 ,无 论 是 采 用 单 侧 上 加 热

12、、 中 间 上 加 热 ,还 是 双 侧 上 加 热 ,都 将 要 设 计 相 当 宽 的 锌 锅 表 面 来 接 受 热 传 递 ,势 必 使 锌 锅 加 宽 。 而 这 加 宽 后 的 锌 锅 的 那 部 分 容 锌 量 ,占 用 流 动 资 金 。 而 用 这 种 新 型 锌 锅 , 可 以 减 少 锌 锅 宽 度 ,减 少 10 12t 的 容 锌 量 。第 1 期 刘祥清 :新型热镀锌锅直接内加热的设计探讨 19 312 节能好每 根 石 英 玻 璃 加 热 器 的 功 率 415 k W 。 在 对容量为 32t 的 锌 锅 加 热 中 ,只 需 180 k W即达使用要求 。 由

13、于加热器是浸在锌液中通 电加热 , 热 量 直 接 传 给 锌 液 , 热 损 失 小 。 加 之 ,在电控系统中设有加热 、 恒温和保温 3 种 自动控制 ,并有严格的短路保护措施 。 因此 , 在 锌锅容量 基 本 等 同 的 情 况 下 ,它 比 一 般 的 外热式加热节约电能 4217 % 。313 锌耗低据有关资料 分 析 ,在 传 统 的 热 镀 锌 设 备 及 加热 方 法 中 , 其 各 种 原 因 耗 锌 量 分 别 为 :(1) 镀合格的钢丝 耗 锌 量 45 % ; ( 2) 生 成 固 体Fe Zn 合金 (锌渣 ) 耗 锌 量 30 % ; ( 3) 生 成 锌 灰

14、耗锌量 20 % ; ( 4) 镀 造 成 不 合 格 钢 丝 耗 锌量 5 % 。 而在锌 渣 中 含 Fe 量 约 为 6 % ,即 每溶 解 6 kg 铁 ,便 有 94 kg 锌 与 之 结 合 。 可 见 , 有铁与锌接触 ,其耗锌量是惊人的 。 因此 ,我 厂 选用 GL 高 铝 质 高 强 度 锌 锅 , 与 传 统 的 钢板锅相比几乎无锌渣生成 。 又因为在锌锅里 采 用直接内 加 热 ,避 免 了 传 统 的 上 加 热 过 程 中 对锌液表 面 的 辐 射 ,大 大 减 少 了 锌 表 面 氧 化 ,其锌灰的生成量也很少 。 正常生产中 ,每 吨产品耗锌量在 66 70 k

15、g 之间 。314 质量高采 用 GL 高铝质高强 度 锌 锅 及 直 接 内 加 热 ,由于锌渣生成极少 ,加上用可控硅稳压自 动控制工艺温度 。 在经垂直引出镀出的钢丝 表面光滑 ,镀锌层连续均匀 ,附着力强 。 锌层重量等指标完全达到并超过外商提供的印尼 标准和我国国家标准的要求 。由 于 GL 高铝质高 强 度 锌 锅 使 用 的 年 限不长 ,还不能准确得出结论 。 但是 ,从某炉窑 公司提供的配方分析 ,现场浇注 、 烘烤后的质量与矾土水泥锌锅的成分 、 性能比较 ,可以肯 定 该种新型 锌 锅 比 矾 土 水 泥 锌 锅 耐 用 ,寿 命 可达 10 15 年 。4 结语(1)

16、GL 高 铝 质 高 强 度 热 镀 锌 锅 是 在 传 统 的 钢 板 锅 、 耐 火 材 料 ( 矾 土 水 泥 ) 锌 锅 的 基 础 上 ,产 生 的 第 三 代 陶 瓷 锅 。 它 比 钢 板 锅 热 效率高 ,锌耗 低 ,镀 锌 质 量 好 。 而 且 ,比 矾 土水泥锌锅寿命更长 ,更可靠 ,是一种值得推广 的新型锌锅 。(2) 锌锅 直 接 内 加 热 采 用 优 质 石 英 玻 璃 新 材料制作 电 加 热 器 ,能 够 满 足 在 锌 液 中 耐 高温耐腐蚀 的 要 求 ,从 而 实 现 内 加 热 。 它 与 用 油 、 汽进行 上 加 热 比 较 ,能 大 大 降 低 造 价 ,节 省投资 ,并 且 热 效 率 高 ,节 约 能 源 ,便 于 工 艺自动控制 ,操作方便 ,是目前较为完美的一 种加热方式