1.5万吨钢结构热镀锌生产线工艺设备设计方案1. 总体说明1.1产品大纲：产品品种：铁塔及工民建用构件产品规格：产品最大尺寸小于：长12.0m，宽5.0m,高5.0m；单件产品最大重量为：10000kg生产规模：15, 000吨/年（可扩展至60, 000吨/年）1.2技术标准：镀锌标准执行：GB/T13912—2002和ISO1461T999 （E）标准1.3主要物料消耗：1） 锌耗：每吨钢结构约为：50 kg,包括：A） 锌灰：5〜7kg/吨钢结构B） 锌渣：2〜3 kg/吨钢结构C） 吊具表面粘附2） 溶剂：每吨钢结构约为：2kg3） 盐酸：每吨钢结构约为：20kg4） 碱：每吨钢结构约为：2kg5） 钝化剂：每吨钢结构约为：1kg7） 水：每吨钢结构约为：5m38） 电：每吨钢结构约为：36 KWH2. 钢结构热镀锌生产工艺流程2.1热镀锌工艺流程本方案的钢结构的热浸镀锌拟采用溶剂法热浸镀工艺，其生产工 艺流程分为前处理、热浸镀及后出理三个工艺段，其生产工艺流程简 图如下：镀工^I 一清理I吊装I^洗脱!~]水清洗—]F洗除锈]水清洗]f剂助镀]I~'烘干 |]热浸镀]~水冷] F化处理]水清洗后清理1检验1包装入库2.2生产工艺过程简述经过加工（成型、焊接或机械加工等）的待镀工件运到预处理工 段的原料堆放区暂存，根据客户加工要求、工件钢种材质、工件形状 尺寸规格、工件表面状态（油污、锈蚀状态）等进行分类，然后按下 列工序进行处理：1） 预清理：采用人工的方法将工件表面的局部严重锈斑、油漆及非 水性记号笔的号记等清理干净。
2） 吊装：对不同的工件选用不同的、专用的耐酸吊具进行吊装3） 碱洗脱脂：对于表面涂油或表面有油污污染的工件，须将工件进 行碱洗脱脂碱洗脱脂采用浸泡的方式，时间约为10~20分钟，碱洗 脱脂液主要成分为NaOH、Na2CO3等，浓度为3〜5%（wt），温度为60〜80°C4） 水清洗：将碱洗脱脂后的工件浸泡在清水中，洗去工件表面残留 的碱液5） 酸洗除锈：目的是去除工件表面的氧化铁皮和表面的铁锈采用 浓度为13〜16% （wt）的盐酸溶液进行酸洗，温度为18〜21C为了 防止过酸洗而影响镀锌质量，在酸洗液中加入适量的缓蚀剂，既可以 防止侵蚀钢材基体，减少酸液中的铁离子，又可以延长酸洗槽的寿命 酸洗液须控制酸浓度/铁离子浓度，因为不只是酸的浓度会影响酸洗 槽的效果，铁离子的含量也有影响，为了获得最佳的酸洗效率，酸洗 液中必须含有一定数量的铁离子6） 水清洗：将酸洗后的工件浸泡在清水中，洗去工件表面残留的酸 液，其目的是防止过量的酸和铁离子带入助溶剂中因为过量的酸带 入助溶剂中会导致PH降低，这将使在助溶剂处理时，增加铁离子分 解到助溶剂中，铁离子的增加尽管不会降低助溶剂的效用，但会增加 镀锌时的锌渣和锌灰的形成，造成锌耗的增加，使生产成本升高。
7） 溶剂助镀：溶剂助镀处理是为了活化工件表面，防止工件烘干时 表面的重新氧化，分解熔融锌液附着在工件表面的氧化锌层，使钢基 体与镀锌层之间能形成良好的结合溶剂助镀剂的主要成分为氯化锌 和氯化铉的混合物（如60%ZnCl2+40%NH4Cl）,为了增加涂布的均匀 性，可以加入适量的润湿剂助镀剂的PH值约为3〜3.5,波美度约为 19〜25Be，铁离子含量须控制10g/l以下其处理温度以60〜70°C为宜， 温度太低助镀剂附着会不均匀且助镀效果不佳，温度太高，助镀剂附 着膜太厚，增加消耗处理时间为2~5分钟，延长浸泡日寺间，将增加 在酸性助镀液中铁离子的含量，并且会在助镀剂附着膜层中产生氯化 铁，它将吸收干燥时殛留的水分，导致热浸镀时，熔融锌液铁离子和 水反应，增加氧化锌和锌灰的生成8） 烘干：涂好助镀剂的工件，重新更换耐热吊具后，进入烘干炉烘 干以除去助镀剂层中的水分适合的烘干温度为110〜140°C,温度过 低不足以使助镀剂层中的水分的完全蒸发，温度过高，如超过150C, 将使膜中的氯化锌的结品水失去，不利于热浸镀时气体对锌液表面氧 化锌的驱赶9） 热浸镀锌：工件热镀锌是最主要的工序，锌液温度控制在450〜460C，时间1〜2min。
锌液温度的控制采用自动控温，通过连锁 控制天然气燃烧炉的燃烧来控制锌液温度，时间通过操作工人控制 为了控制镀层质量和镀层附着量，可以在锌液中加入适量的铝（小于 0.01%）或镍（小于 0.08%）10） 水冷：从锌锅出来的工件温度很高，为了将工件尽快冷却到室温， 工件从锌锅提出来后人工清理工件表面的锌灰和多余的锌，然后浸入 水冷槽水冷对于紧固件等小五金等，则出锌锅后，先在高速离心机 中去除表面多余的锌，以保证五金紧固件的配合公差，再进行水冷 为了防止厚度较薄的工件水冷产生变形，必须空冷一段时间后，再慢 速的进入水冷槽水冷水冷槽水温为40〜50C，冷却水经冷却塔冷后 循环使用11） 钝化处理：钝化处理是为了在工件表面形成一层钝化膜，以保护 镀锌后的工件在储存和运输过程中不产生白锈钝化液为三价铬钝 化，温度为40〜50C12） 水清洗：目的为除去工件表面的钝化残液13） 后清理及检验：水洗后工件，经人工检验，清理表面的锌结瘤等， 对于少量漏镀部分可以采用99%的锌粉漆喷涂修整14）包装入库：对于合格产品，根据客户要求包装入库2.3平面布置3. 钢结构热镀锌生产线主要设备及其参数3.1前处理段3.1.1前处理槽前处理槽共8个，规格及技术要求见下表:序号处理槽名 称数量规格LXWXH(m3介质主要成分介质浓 度介质温 度加热方式1碱洗槽112X5.0X5.0NaOH、Na，CO.3〜5%60〜80 °C蒸汽间接加热2水洗槽112X5.0X5.0水PHV7.5室温3酸洗槽312X5.0X5.0盐酸13〜16%18〜21C蒸汽间接加热4水洗槽212X5.0X5.0水PH>6.5室温5溶剂槽112X5.0X5.0Zn% NH4C160〜70C蒸汽间接加热槽体结构为10mm低碳钢钢板焊接而成，外面型钢加固，内衬 6mm橡胶，外侧采用耐酸、耐碱涂料防护。
所有处理槽都设在地平 面以上，操作平台标高为+900mm3.1.2加热系统处理槽内加热系统都为蒸汽管间接加热，加热管为奥氏体不锈钢 蛇形管3.2热浸镀段3.2.1烘干炉烘干炉主要用于工件涂溶剂后的烘干，本设计方案的烘干炉采用 固定顶开式加热炉，加热方式为间接辐射加热，即炉底设置电阻加热带，耐热钢板为炉底衬，通过炉底耐热钢板辐射传递工件主要技术参数：1）炉膛最大尺寸：13mX5.0mX5.0m;2） 最大小时产量：10吨/h；3） 烘干温度：110〜140°C4） 供热方式：电阻带底部加热，功率200KW5） 控制方式：显示、记录、报警3.2.2热镀锌炉及锌锅系统采用感应陶瓷锌锅系统，其特点及主要参数如下：3.2.2.1感应陶瓷锌锅优点简介：感应陶瓷锌锅与铁制镀锌锅比较，其优点有以下几个方面：1. 可降低锌的单耗和渣率在热浸镀过程中，锌与铁接触生成铁锌合 金是不可避免的，铁锌合金--锌渣悬浮于镀锌液中或沉于锅底形成底 渣，使锌耗增加且影响镀件质量铁锌合金生成量的多少，与铁与锌 的接触面积、镀锌温度、浸镀时间等因素有关，采用感应电炉作镀锌 锅，由于锅的内衬为耐火材料，这就避免了锌与铁之间的大面积长时 间的接触，加之感应电炉是直接加热锌液，传热快而效率高，可避免 局部过热现象，据国内数家使用陶瓷锌锅的生产情况来看，锌渣生成 量大大降低，一般都没有底渣。
统计数据表明：每镀一吨钢板，感应 锌锅生成锌渣2公斤左右，而铁锅产渣都在4公斤以上2. 锌锅温度易于控制对于热浸镀锌，锌液温度会直接影响产品的质 量、锌耗、渣率、锅寿命等，是一个关键的控制条件采用感应电炉 就可通过任意调节输入功率，达到均匀稳定地控制温度3. 有利于产品质量的提高由于陶瓷锌锅锌液中含铁量少，故镀层表面质量好，而且温度可以控制，使锌液的粘度，镀层中铁锌合金层的 厚度能满足镀件耗锌少，耐腐蚀性和挠性好的要求4. 寿命长，维护方便锌锅内衬的寿命超过二十年，感应器内衬寿命 一般三〜五年，即至少三年才更换一次感应器，由于感应器为可拆式， 且可以热对接，所以更换所需的时间远较更换铁锅少，维护相当方便5. 运行成本低，减少了一年至少两个铁锅的费用及因更换铁锅而造成 的停产损失，更换一次感应器的费用仅2〜3万元6. 改善操作人员的劳动条件和减轻对环境的污染3.2.2.2主要技术参数1. 额定容量2. 锌锅内尺寸（长x宽x深）3. 额定电压4. 额定功率5. 调压器容量6. 保温功率（开盖时）7. 额定温度8. 每小时化锌9. 每小时镀工件10. 锌锅外形尺寸（长X宽X深）3.2.2.3机械部分结构特点2000 t12000 X 5000 X5000mm3380 V10X400=4000 kW10X500=5000 kVA< 1500 kW460〜500 °C〜0.25 t〜15.0 t13300 X 6300 X5200mm3感应锌锅机械部分主要由锅体、感应器等组成。
炉体含锅壳和内衬，锅壳为钢板制成的箱形焊接体；炉衬是按上限热平衡工作条件设 计的"耐火绝热"二单元组合体，其面层为重质高铝砖砌筑的耐火层， 内层为轻质砖和石棉板组成的绝热层，并兼作炉体各部分胀缩的补偿 装置选用优质的耐火材料，配以精心的砌筑施工，炉衬寿命相当长， 一般在20年以上感应器是感应镀锌锅的核心部件，大功率喷流型感 应体结构先进，喷流型熔沟使熔沟内的锌液和锅内的锌液能实现充分 的热交换，锅内温度均匀性好，感应体寿命长；可热态拆装的性能， 使更换感应体的工作只需数小时，大大缩短了停产时间喷流型感应 体主要由钢壳、铁心、感应线圈、水冷套和耐火材料组成耐火材料 在感应器中行成了特殊形状的熔沟，熔沟内的液态锌就是感应加热器 的二次线圈，当给感应器线圈通电时，熔沟内的液态锌产生强大的感 应电流而被加热，同时熔沟内的锌液受电动力和电磁力的双重作用， 产生运动，通过传导和对流的方式，感应器熔沟内锌液的热带入锅内， 熔化和加热锌本方案采用八台400kW的喷流型垂直双熔沟感应体上倾30°角， 以对角线为对称布置在锅体两侧面这样的布置能保证锅内锌液的最 大温差小于土 5°C3.2.2.4电气部分方案介绍电气设备采用的喷流型感应体为单相负载，通过将电抗器、电容 器和感应体接成三角形负载来达到三相平衡。
本锌锅配置两台400kW 喷流型感应体，每台感应体都配备单独的电气系统，形成独立的单元， 即每台感应体都可单独供电及控制，运行可靠、控制方便电气设备 由电源柜、平衡柜、补偿柜、控制柜等组成三相平衡装置和补偿装 置都是在试车阶段通过投切可调部分的电容器调整好，正常运行过程 中无须再调检测系统包括原边电压、原边电流、设备总电能、副边 电压、副边电流、补偿后功率因数、感应器电流以及锌锅温度等指示 仪表保护系统包括短路、过电流、原边欠电压、副边过电压和接地 的保护当上述故障发生时，自动开关立即跳闸，达到保护之目的 信号报警系统包括灯光和音响信号主电路合闸、电炉通电、控制电 源合闸以及补偿电容器投切，均有灯光显示。