鋼管熱浸鍍鋅生產工藝及設備 ＊

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重,僅在中國每年鋼鐵損失造成的直接經濟損失就達到上千億元。因此,對鋼鐵的進行防腐處理極其重要,而鍍鋅被公認為鋼鐵保護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、耐腐蝕性能好、使用壽命長等優點,被廣泛應用于工業各領域。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。

鍍鋅鋼管具有較強的耐腐蝕性和強度、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 /冷彎型鋼生產線、三條螺旋焊管生產線,綜合生產能力 40萬 t。為增大產品升值空間,提升產品競爭力,該公司于 2010年投資約4700萬元新建兩條生產規模為 7萬 t/a的鍍鋅鋼管生產線。

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→內吹→空冷→水冷→鈍化→水漂洗→檢驗→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,前四道工序與傳統工藝相同,而對烘干工序做出了改進。

1)部分鋼管表面有油污,需進行堿洗。

2)酸洗是為了除去鋼管表面的氧化皮。選用鹽酸進行酸洗。

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

酸洗槽頂部產生的酸霧由引風機引入吸收塔,稀釋后回收處理。

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

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

溶劑槽 2個,配有溶劑過濾機一臺。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℃,溶劑處理時間為 7～15 min。

5)為防止鋼管浸入鋅鍋發生放炮現象,需對涂上溶劑的鋼管進行烘干,烘干溫度控制在 120～200℃左右,烘干時間不低于 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,兩側由煙管引熱風向鋼管兩端微吹,以彌補烘干坑兩側溫度稍低之不足,使鋼管全長受熱均勻。烘干坑較長,鋼管在坑內一根緊挨一根的排列,如此可延長烘烤時間,適當降低烘干溫度,避免烤焦助劑,從而保證烘干質量。

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

2.2 熱浸鍍鋅工序

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

鋅鍋內鋅液的溫度應嚴格控制在 450±5℃范圍內。

2.3 鍍后處理工序

鍍后處理工序包括:外吹與曳出、內吹、水冷、檢驗、鈍化、打印。

1)鋼管沿磁力輥道前進時,通過一個外吹環,外吹環上有一排小孔,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°,在滿足生產節奏的前提下,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,不但影響內吹質量,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,步進機構動作,將鋼管橫移至內吹工位,夾緊機構隨著動作將鋼管頭夾緊,進行內吹,內吹利用高壓的過熱蒸氣,其壓力為 1～1.2 MPa,溫度為 275℃,內吹時間可調整操縱臺上的時間繼電器予以控制。內吹可除去鋼管內表面多余的鋅液,獲得光潔的內表面,被除去的鋅液形成鋅粉,吹入內吹箱,并被引到布袋除塵器,予以回收。

3)鋼管在步進機上逐根橫移,一直到鋼管落在 3個升降拖架上為止。此時托叉下降,將鋼管拋入到水冷槽的輸送鏈上,并浸入水中進行水冷,鋼管經冷卻后,由輸送鏈逐根移出水冷槽,3根輸送鏈傾斜布置,使鋼管內部的水及時排出。

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

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

5)成品管在輥道輸送過程中經一個鈍化液噴淋吹環,使管表面得到鈍化處理,再經一個外吹環,用壓縮空氣將多余的鈍化液吹除,之后鋼管被撥上一個烘干臺架,臺架下鋪設蒸汽加熱管排,將鋼管烤干。

6)鋼管經烘干后,進行打印包裝,至此整個工藝過程結束。

3 主要工藝設備

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,煙道內敷設有 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。此外有一臺風量為6600 Nm3/h的循環風機,將烘干爐膛內的空氣引入煙道內的換熱器,經加熱后又噴入爐膛內,以增強鋼管的加熱效率。

鋼管在烘干爐內的輸送依靠鏈條步進驅動,不同規格的鋼管在烘干爐內的停留時間不同。

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、浸鋅機構、撥料機構、提升機構、磁力輥、磁力輥升降機構、曳出輥道、貓頭叉橫移機構幾部分組成。鍍鋅爐的燃料采用煤制氣,燃氣燒嘴為低壓燒嘴。兩端有循環風機,風機流量約為燃氣排出量的 10倍左右,形成循環再加熱的方式,使爐內溫度分布均勻。

3.3 除塵器

采用布袋除塵器,過濾面積 200 m2,螺旋輸送機自動出灰,壓縮空氣脈沖閥自動反吹。有暖風機向除塵箱供應暖風,降低結露危害。溫度監控,超溫報警,緊急情況下水噴淋降溫。

4 工藝特點

1)生產線工藝設計優化、引進國內先進設備,從烘干、鍍鋅到鈍化一系列過程均采用鏈條步進的方式對鋼管進行加工處理,高度機械化、自動化,真正實現了產品連續性生產,鍍鋅鍋采用螺旋浸鍍的方式,生產效率高,提高了鋼管表面鍍層質量。

2)生產過程中出現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、鋅渣作為生產再熔鋅或生產氧化鋅的原料予以回收利用;廢水、廢酸采用焙燒技術進行高效回收利用,整個生產過程做到節能環保。

5 結 語

云南昆鋼制管有限公司新建的兩條鋼管鍍鋅生產線,利用自身生產鋼管的優勢,增大了產品的升值空間。該生產線的建立滿足了省內對鍍鋅管的需求。其生產設備運行狀況良好,產品質量穩定,達到設計要求。該項目為企業帶來了良好的經濟效益和社會效益。

[1]劉經國,艾政治.新型鋼管熱浸鍍鋅生產線的應用 [J].鋼管,2001,30 (1):39-41.

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

[3]北京有色冶金設計研究總院,等.重有色金屬冶煉設計手冊—冶煉煙氣收塵通用工程常用數據卷 [M].北京:冶金工業出版社,1996.