近年來,我國高端金屬制品產品工藝水平取得了長足進步,但發展不夠均衡,還有很多傳統金屬制品生產水平相對落后,須要改進提高。比如,鋼絲熱處理工序仍存在效率低、能耗大、污染重的問題。雖然國家在2005年和2011年出臺的《產業結構調整指導目錄》中均明確提出,要淘汰熱處理鉛浴爐,但是鋼絲繩企業仍多采用燃煤加熱爐和鉛浴熱處理進行生產。
現在,節能降耗、清潔生產已成為金屬制品行業的主導方向。通過技術優化整合,業內已經開發出環保型熱處理連續生產線,并且該生產線已在推廣應用中,能在提高生產效率的同時,降低生產成本。
傳統型熱處理產線VS環保型產線
常規熱處理—表面處理生產工藝流程的程序如下。放線———燃煤或電加熱爐加熱———鉛浴熱處理———水冷———鹽酸酸洗或硫酸電解酸洗———水洗———熱水洗———磷化———烘干———收線。該工藝常用在鋼絲繩的半成品熱處理生產中,建設投資少,但生產效率低,單條生產線產能低于5000噸/年。同時,存在鉛污染、生產成本較高等缺陷,還有鉛渣和磷化渣,而且導致工人的勞動強度大。
環保型熱處理連續生產線設計的生產工藝流程。工字輪放線———涂臟———明火加熱爐加熱———水浴熱處理———水冷———熱鹽酸酸洗———水洗———熱水洗———涂硼(熱風烘干)———工字輪收線。該生產線可以運行36根~48根直徑為2.0mm~3.0mm的鋼絲,鋼絲運行方式為直線浸入式,運行間距為35mm~40mm;年生產能力為1.5萬噸~3.2萬噸;生產線長度為150米~180米。
據了解,該環保型熱處理連續生產線已應用在多家企業胎圈鋼絲、鋼簾線等產品的中絲熱處理上,產品質量穩定,力學性能和組織滿足生產要求,實現節能降耗。產品主要性能與部分經濟指標見附表。
五大系統組合有效“除酸”
該環保型熱處理連續生產線主要由5大部分組成。在實踐使用中,發現該產線可清除水分和酸液,再經過旋轉除霧裝置,剩余的含酸廢氣進入酸霧噴淋堿中和處理系統中進行處理,最大限度減小環境污染和含酸廢水的產生,提高清洗的效率和效果,降低廢水的排放量。
收放線機。該生產線較長,鋼絲直線運行,在線保持微張力,且張力恒定。要做到每根鋼絲完全同步,避免鋼絲絞絲,半成品鋼絲相對較粗,所以該生產線采用無動力放線機組;收線采用工字輪收線機或象鼻子承線架收線。
熱處理水浴系統。該系統由三部分組成:涂臟系統、天然氣明火加熱系統和水浴系統。涂臟是進入加熱爐的第一道工序,目的是使鋼絲獲得均勻一致的表面色澤。天然氣明火加熱系統是生產線的關鍵設備,要求爐溫精確,以減少鋼絲的氧化。水浴系統直接影響成品鋼絲的性能,具有高效、環保、低成本,以及鋼絲直線運行的特點。并且,水浴熱處理已經在鋼簾線、切割鋼絲、胎圈鋼絲、高壓膠管鋼絲等產品生產上應用成功。該套設備主要有溶液循環系統、溶液過濾系統、溶液恒溫冷卻系統和軟水自動補水系統。此外,為了適應鋼絲的多規格,粗規格鋼絲進行單段水浴熱處理,細規格鋼絲進行雙段水浴熱處理。
酸洗。半成品鋼絲在熱處理過程中,鋼絲表面產生的氧化皮需要清理,以利于后續拉拔,一般用酸洗來去除氧化鐵皮。根據酸洗方式,酸洗分為在線連續酸洗和離線酸洗這兩種。在線連續酸洗方面,由于熱鹽酸酸洗具有高效率、成本低的特點,已經成為酸洗的發展趨勢。該系統即采取了熱鹽酸酸洗。
涂硼槽。酸洗及清洗后的半成品鋼絲需要硼化,以利于鋼絲的后續加工。涂硼槽通常用不銹鋼制成,上部為工作槽,工作槽有效長度為3.8米~4.0米,工作溫度大于90℃,硼砂質量濃度為110g/L~150g/L。加熱采用蒸汽加熱,涂硼槽內放置不銹鋼蛇形管蒸汽加熱器,蒸汽溫度為120℃~130℃,壓力為0.3MPa~0.4MPa。
烘干。烘干采用電加熱器并配置熱風循環機構,電加熱器功率為90kW,循環風機功率為1.5kW,烘干爐有效長度為8米,有效寬度為1.3米。
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