CN101519761B

CN101519761B - 钢丝热镀锌熔锌装置及其浇注料

Info

Publication number: CN101519761B
Application number: CN2009100645763A
Authority: CN
Inventors: 苗立贤; 焦耀中; 苗瀛
Original assignee: GONGYI HENGXING METALWARE CO Ltd
Current assignee: GONGYI HENGXING METALWARE CO Ltd
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2029-04-08
Also published as: CN101519761A

Abstract

本发明涉及钢丝热镀锌熔锌装置及其浇注料。该装置包括四周端墙围成的加热容器、加热器、温度传感器，在加热容器的四个直角交角位置墙壁内分别竖向设有盲孔，其深度与加热容器深度之比为0.5～0.7，加热器至少安装在加热容器两侧的端墙内表面，加热器是由加热板条对齐排列形成的组合式电热板组成，温度传感器的外套管为钨钼硼合金制成。该浇注料由高铝浇注料、水玻璃和水按80～100∶2～4∶1～3的重量比混合组成。本发明的热镀锌熔锌装置及其浇注料强度高，耐冲刷、耐高温、保温性能好、使用寿命长；导热性能好、保温性好、无锌渣生成；节能明显，该发明具有良好的推广价值和经济效益。

Description

钢丝热镀锌熔锌装置及其浇注料

一、技术领域：

本发明涉及金属制品行业中的钢丝热镀锌技术，特别是涉及一种钢丝热镀锌熔锌装置及其所用的浇注料。

二、背景技术：

热浸镀锌(Hot-dip galvanizing)是一种工艺简单而又有效的钢铁防护工艺，钢铁制品表面经过热镀锌后，其热镀锌涂层具有良好的耐大气腐蚀特性，钢基体与锌层具有良好的粘附与可加工等性能，因而被广泛地应用于钢铁制品如镀锌钢板、钢管和钢丝以及交通运输、通讯与电力、建筑行业等金属制品防腐蚀上。

钢丝连续热浸镀锌生产工艺为：钢丝→脱脂除油→水漂洗→盐酸除锈→水漂洗→浸沾助镀剂→烘干→热浸镀锌→后处理→成品。其中热浸镀锌工序是整个生产过程中极为重要的环节，钢丝经过预处理后进入熔融的金属锌液中，钢丝在锌液中经过一段时间浸润，钢丝基体与金属锌液之间通过溶解、化学反应和扩散等方式形成冶金结合的铁锌合金层，当钢丝离开锌液后在合金层表面附着一层经冷却凝固的金属锌，从而完成钢丝的热浸镀锌。

金属锌熔点为419.5℃，熔融的金属锌液是在固态锌锭受到高于熔点419.5℃的高温加热后，才能使固态的金属锌变为流动性很好的锌液，当温度控制在450～460℃范围内，这时才能用于钢丝的热浸镀锌。锌锅是目前国内钢丝热浸镀锌所用的加热熔锌、盛锌设备，锌锅熔锌、盛锌有三种形式。

第一种形式是用陶瓷锌锅加热熔锌、盛锌，锅体四周和底部由高铝土、骨料、熟料和耐高温水泥混合后整体一次成形，加热源为可燃煤气、天然气。熔锌和钢丝热浸镀锌时，可燃煤气或天然气通过控制阀、燃烧器和空气助燃器，将燃料燃烧的火焰直接喷射在固态的金属锌锭上面，锌锭受热后慢慢熔化为液体锌；钢丝热浸镀锌时，燃料燃烧的火焰直接喷射在锌液上面，以供应钢丝热浸镀锌时所需要的热量。这种熔锌、热浸镀锌方式由火焰直接与锌接触，锌氧化产生的氧化锌很严重，约占钢丝热浸镀锌中锌总耗量的20～25％，锌的消耗很高；氧化锌粉尘、锌蒸气和燃料燃烧的废气弥漫在生产车间，不符合环保要求，职工长期在此环境下对身体健康有一定危害。

第二种熔锌、盛锌形式是用厚铁(钢)质板焊接的锅体，加热方式是采用在铁(钢)质板锅体外部加热，亦叫侧面外加热；使锅体中的固态锌锭熔化，钢丝在锌液里浸沾热镀锌。这种熔锌、盛锌和钢丝热浸镀锌方式与第一种形式相比较，没有锌液燃烧所生成的氧化锌、锌蒸气和燃料燃烧所产生的废气，工作环境较为干净；但是在钢丝热浸镀锌时，高温熔融的锌液与铁质(钢)板锅体接触会形成铁-锌合金锌渣(FeZn₁₃)，一般来说这种锌渣的生成量为1Kg的铁与锌反应会生成25Kg锌渣，锌渣产生量约占钢丝热浸镀锌总耗锌量的35～40％，因此造成锌的消耗高；同时锌液中会有相当一部分悬浮的铁-锌合金渣子，逐渐使锌液变为粘稠，从而降低锌液的流动性，使钢丝表面镀锌层的延展性、缠绕性技术指标变差。以上两种锌锅熔锌、盛锌方式所存在的弊端显而易见，不符合节能、环保要求，属于被淘汰的熔锌装置。

第三种熔锌、盛锌和钢丝热浸镀锌方式，是利用第一种方法中的陶瓷锌锅，采用石英管内装电阻丝发热作为发热体，直接与锌液接触(亦称电加热管内加热)。该方法虽然克服了上述两种方法所产生的锌蒸气、氧化锌粉尘、燃烧废气、锌渣和锌灰原料消耗高的问题，但是仍然存在着不易克服的四个弊端：一是需预先使用燃烧器发出的火焰把固态锌锭熔化成液态锌，再把长度为600mm的石英管电阻丝发热体依次在沿锌锅长度方向两侧***到熔融的锌液里面，在此熔锌过程中，依旧存在着锌燃烧变为氧化锌和产生锌蒸气的现象；二是石英管电阻丝发热体虽然耐高温，但因在锌液中受到高温和锌液对其管壁的压力作用，使用一段时间后，石英管会炸裂破碎，从而漂浮在熔融的锌液表面，影响钢丝正常热浸镀锌生产，甚至会出现电气短路现象造成停产，使用成本较高；三是石英管电阻丝发热体在进入锌液前需预热，否则因为温度差较大很容易在瞬间出现石英管断裂和碎裂现象，给更换和维修带来困难，操作时还容易造成烫伤；四是石英管电阻丝发热体只能安装在熔锌锅体沿长度方向的两侧，锌锅两端因无法安装石英管发热体使锌锅内两端锌液温度低于两侧温度，使锌液温度不均匀，从而造成钢丝镀锌层的不均匀而出现不合格产品。总之，该种加热熔锌装置也不利于生产实际应用。

专利号为ZL00206106.6的专利公开了一种“组合式电加热板”，通过实际生产证明，该组合式电加热板能够满足熔锌镀锌的要求。本发明在此项专利的基础上，通过进一步改进，研制出钢丝热镀锌熔锌装置。

三、发明内容：

本发明要解决的技术问题：克服背景技术中的不足，提供一种安装简单，锌液温度均匀、误差小、生产成本低的钢丝热镀锌熔锌装置及其浇注料，该装置具有导热性能好、使用寿命长、节能明显和对环境无污染等优点。

本发明的技术方案是：

钢丝热镀锌熔锌装置，包括四周端墙围成的长方体或正方体加热容器、加热器、温度传感器，在长方体或正方体加热容器的四个直角交角位置墙壁内分别竖向设有盲孔，其深度与加热容器深度之比为0.5～0.7，加热器至少安装在加热容器两侧的端墙内表面，所述加热器是由加热板条对齐排列形成的组合式电热板组成，所述温度传感器的外套管为耐锌液腐蚀金属钨钼硼合金制成。

所述盲孔横截面形状为圆形或正多边形，所述圆形盲孔的直径为25～35mm。

所述电热板条包括外侧的耐锌液腐蚀导热层和内侧的电发热体，其中电发热体纵向安装在耐热导热层的内腔，并在电发热体的上端设有引线。

熔锌时锌液温度控制采用耐锌液腐蚀金属钨钼硼合金制成的热电偶内感传器与PLD自动控温***连接，使锌液温度控制在设定的温度±2℃的范围内。

用于上述的钢丝热镀锌熔锌装置的浇注料，以重量份表示，该浇注料由高铝浇注料、水玻璃和水按80～100∶2～4∶1～3的重量比混合组成；所述高铝浇注料为高铝骨料、高铝熟料、高铝细粉和铝酸盐水泥按30～50∶20～40∶5～15∶10～20的重量比混合组成。

所述高铝浇注料、水玻璃和水的比为100∶4∶3，所述高铝骨料、高铝熟料、高铝细粉和铝酸盐水泥的比为40∶30∶10∶15。

所述高铝骨料、高铝熟料或高铝细粉中氧化铝的含量为75～85％，所述水玻璃密度为1.3～1.5g/cm³；所述高铝骨料、高铝熟料、高铝细粉的粒度分别为3～5mm、2～3mm、100～200目。

本发明的积极有益效果：

1、本发明采用组合式电加热板作为加热体，具有既不与高温锌液发生反应，又耐冲刷、高温不变形、不氧化、受压不脆断，又导热快的优点；控温方法采用耐锌液腐蚀金属材料制成的热电偶与PLD自动控温***连接，使锌液温度控制在设定的温度范围内，温度精度可达±2℃以内，并且锌锅内锌液温度均匀，锌液流动性好，可使钢丝表面镀锌层均匀，使用寿命可达4～5年。采用的耐锌腐蚀热电偶使用寿命是常规不锈钢管作为外套的热电偶使用寿命的50～60倍。

2、本发明采用高铝土、骨料、熟料和耐高温的铝酸盐水泥作为浇注料，整体一次后制成热镀锌熔锌装置(陶瓷锌锅)，该装置和现有镀锌熔锌装置相比，本身不与高温锌液反应，没有锌的燃烧和锌渣生成，对环境无污染，符合绿色环保要求；并且熔锌装置强度高，耐冲刷、耐高温、保温性能好、使用寿命长；同时浇注料配方简单，成本低廉，便于推广。

3、本发明的钢丝热镀锌熔锌装置，采用高铝材料和水玻璃作为浇注料，具有导热性能好、保温性好、无锌渣生成等优点；节能明显，热浸镀锌1吨钢丝比现有的加热或侧加热方式可节能100KW，可节省原料锌约35～40％。因此，该发明具有良好的推广价值和经济效益。

四、附图说明：

图1是本发明钢丝热镀锌熔锌装置立体结构示意图；

图2是图1中加热板条结构示意图。

图中，1为端墙，2为加热板条，3为盲孔，4为“L”形卡条，5为上端固定盖板，6为固定螺栓，7为保温层，8为引线，9为“L”形切口，10为温度传感器(热电偶)，11为端墙外侧保护钢板。

五、具体实施方式：

实施例一：参见图1、图2，钢丝热镀锌熔锌装置，包括四周端墙1围成的长方体加热容器、加热器、温度传感器10，在长方体加热容器的四个直角交角分别竖向设有盲孔3，盲孔3横截面为圆形，直径为25～35mm，盲孔深度与加热容器深度之比为0.5～0.7；加热器至少安装在加热容器两侧的端墙内表面，加热器为由一定数量的加热板条对齐排列形成的组合式电热板条2。

电热板条2包括外侧的耐火导热层和内侧的电发热体，其中电发热体纵向安装在耐火导热层的内腔，并在电发热体的上端设有引线8。电热板条2的耐火导热层采用碳化硅系列材料经高温烧结制成，既不与高温锌液发生反应，又能耐冲刷、耐高温不变形、不氧化、受压不脆断。

单个电热板条2下端嵌坐在固定的卡槽内，上部设有与“L”形卡条4相匹配的“L”形切口9，相邻两电热板条2之间的切口接触对接或间隙对接后与所述“L”形卡条4形匹配扣合固定，其中“L”形卡条4另一端通过螺栓6固定在端墙上端面。

钢丝热镀锌熔锌装置的温度传感器包括传感器探头和外套管，其中外套管采用钨钼硼合金制成，温度传感器与PLD自动控温***连接，使锌液温度控制在设定的温度范围内，温度精度可达±2℃以内。

实施例二：同实施例1基本相同，参见图1、图2，不同之处在于，

钢丝热镀锌熔锌装置，包括四周端墙围成的正方体加热容器、加热器、温度传感器10，在正方体加热容器的四个直角交角分别竖向设有正多边形盲孔2，其深度与加热容器深度之比为0.5～0.7。

用于上述钢丝热镀锌熔锌装置的浇注料，以重量份表示，高铝浇注料、水玻璃和水的比为100∶4∶3，其中高铝浇注料中高铝骨料、高铝熟料、高铝细粉和铝酸盐水泥的比为40∶30∶10∶15；

其中高铝骨料、高铝熟料或高铝细粉中氧化铝的含量为75～85％，高铝骨料、高铝熟料、高铝细粉的粒度分别为3～5mm、2～3mm、100～200目；所述水玻璃为硅酸钠(Na₂O·nSiO₂)水溶液，其使用时密度1.3～1.5g/cm³(即模数为2.6～3.0)。

配置高铝浇注料的工艺：(1)将高铝骨料、高铝熟料、高铝细粉、和铝酸盐水泥按比例预先混合均匀，形成高铝浇注料；(2)加入水，继续搅拌均匀；(3)再加入水玻璃继续搅拌均匀。

在熔锌装置端墙时采用一次性方法，中间不能间隔停留，否则容易出现间隔层。可使用振动装置将浇注料震动密实，并边边震动直至完毕。完毕后，在夏季应防止太阳暴晒和雨水浸淋；在冬季应保温避免受到寒冻；使其自然干燥为宜。

实施例三：钢丝热镀锌熔锌装置同实施例1或2，不同之处在于，

用于钢丝热镀锌熔锌装置的浇注料，其中高铝浇注料、水玻璃和水按80∶2∶1的重量比混合组成；其中高铝浇注料为高铝骨料、高铝熟料、高铝细粉和铝酸盐水泥的配比为30∶20∶5∶10。

所述高铝骨料、高铝熟料或高铝细粉中氧化铝的含量为80～85％，所述水玻璃密度为1.4g/cm³；所述高铝骨料、高铝熟料、高铝细粉的粒度分别为3～5mm、2～3mm、100～200目。

实施例四：钢丝热镀锌熔锌装置同实施例1或2，不同之处在于，

用于钢丝热镀锌熔锌装置的浇注料，其中高铝浇注料、水玻璃和水按100∶4∶3的重量比混合组成；其中高铝浇注料为高铝骨料、高铝熟料、高铝细粉和铝酸盐水泥的配比为50∶40∶15∶20。

所述高铝骨料、高铝熟料或高铝细粉中氧化铝的含量为75～80％，所述水玻璃密度为1.35g/cm³；所述高铝骨料、高铝熟料、高铝细粉的粒度分别为3～5mm、2～3mm、100～200目。

实施例五：钢丝热镀锌熔锌装置同实施例1或2，不同之处在于，

用于钢丝热镀锌熔锌装置的浇注料，其中高铝浇注料、水玻璃和水按90∶2∶1的重量比混合组成；其中高铝浇注料为高铝骨料、高铝熟料、高铝细粉和铝酸盐水泥的配比为35∶20∶5∶10。

所述高铝骨料、高铝熟料或高铝细粉中氧化铝的含量为75～85％，所述水玻璃密度为1.45g/cm³；所述高铝骨料、高铝熟料、高铝细粉的粒度分别为3～5mm、2～3mm、100～200目。

实施例六：钢丝热镀锌熔锌装置同实施例1或2，不同之处在于，

用于钢丝热镀锌熔锌装置的浇注料，其中高铝浇注料、水玻璃和水按95∶3∶2的重量比混合组成；其中高铝浇注料为高铝骨料、高铝熟料、高铝细粉和铝酸盐水泥的配比为40∶20∶10∶15。

实施例七：钢丝热镀锌熔锌装置同实施例1或2，不同之处在于，

用于钢丝热镀锌熔锌装置的浇注料，其中高铝浇注料、水玻璃和水按98∶2.5∶1.5的重量比混合组成；其中高铝浇注料为高铝骨料、高铝熟料、高铝细粉和铝酸盐水泥的配比为45∶25∶12∶15。

所述高铝骨料、高铝熟料或高铝细粉中氧化铝的含量为80～85％，所述水玻璃密度为1.35g/cm³；所述高铝骨料、高铝熟料、高铝细粉的粒度分别为3～5mm、2～3mm、100～200目。

实施例八：钢丝热镀锌熔锌装置同实施例1或2，不同之处在于，

用于钢丝热镀锌熔锌装置的浇注料，其中高铝浇注料、水玻璃和水按90∶3∶2.5的重量比混合组成；其中高铝浇注料为高铝骨料、高铝熟料、高铝细粉和铝酸盐水泥的配比为32∶35∶15∶15。

Claims

1.一种钢丝热镀锌熔锌装置，包括四周端墙围成的长方体加热容器、加热器、温度传感器，其特征是：在长方体加热容器的四个直角交角位置分别竖向设有盲孔，其深度与加热容器深度之比为0.5～0.7，加热器至少安装在两侧的端墙内表面，所述加热器为由一定数量的加热板条对齐排列形成的组合式电热板；电热板条包括外侧的耐火导热层和内侧的电发热体，电热板条的耐火导热层采用碳化硅系列材料经高温烧结制成，其中电发热体纵向安装在耐火导热层的内腔，并在电发热体的上端设有引线；单个电热板条下端嵌坐在固定的卡槽内，上部设有与“L”形卡条相匹配的“L”形切口，相邻两电热板条之间的切口接触对接或间隙对接后与所述“L”形卡条形匹配扣合固定，其中“L”形卡条另一端固定在端墙上端面。

2.根据权利要求1所述的钢丝热镀锌熔锌装置，其特征是：所述盲孔横截面形状为圆形或正多边形。

3.根据权利要求2所述的钢丝热镀锌熔锌装置，其特征是：所述圆形盲孔直径为25～35mm。

4.根据权利要求1所述的钢丝热镀锌熔锌装置，其特征是：熔锌时锌液温度控制采用耐锌液腐蚀金属钨钼硼合金制成的热电偶内感传器与PLD自动控温***连接，使锌液温度控制在设定的温度±2℃的范围内。

5.一种用于权利要求1所述的钢丝热镀锌熔锌装置的浇注料，其特征在于：以重量份表示，该浇注料由高铝浇注料、水玻璃和水按80～100∶2～4∶1～3的重量比混合组成；所述高铝浇注料为高铝骨料、高铝熟料、高铝细粉和铝酸盐水泥按30～50∶20～40∶5～15∶10～20的重量比混合组成；所述高铝骨料、高铝熟料或高铝细粉中氧化铝的含量为75～85％。

6.根据权利要求5所述的浇注料，其特征在于：所述高铝浇注料、水玻璃和水的比为100∶4∶3，所述高铝骨料、高铝熟料、高铝细粉和铝酸盐水泥的比为40∶30∶10∶15。

7.根据权利要求5或6所述的浇注料，其特征在于：所述水玻璃密度为1.3～1.5g/cm³；所述高铝骨料、高铝熟料、高铝细粉粒度分别为3～5mm、2～3mm、100～200目。