一种还原热浸镀铝装置及其方法与流程

本发明涉及金属表面镀层技术领域，特别是涉及一种还原热浸镀铝装置及其方法。

背景技术：

金属表面的热浸镀铝作为一项表面处理工艺技术深受工程界的关注，镀铝金属具有优越的耐蚀性，良好的外观；同时，镀铝层的致密度高，提高了耐蚀性，又具有金属的强度。因此，镀铝金属不仅把铝的耐蚀性和金属的强度结合起来，而且还赋予了该材料新的性能—耐热性，是一种具有综合性能的复合金属材料。

目前，热浸镀铝工艺很多，但工艺均较复杂。使用较广泛的是溶剂法热浸镀铝工艺，即碱洗→水洗→酸洗→水洗→助镀→烘干(预热)→涂溶剂→浸镀铝→扩散(根据需要确定)→冷却→后处理，该工艺设备投资相对较低，产品多样化。但是，溶剂法热浸镀铝工艺镀前必须进行酸洗和助镀，酸洗造成了环境污染；助镀剂的价格较高，从而提高了制造成本；此外，镀后的金属工件表面附着熔盐，不易清理。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种还原热浸镀铝装置及其方法，摒弃了传统热浸镀铝工艺中的酸洗和助镀以及铝液表面的熔盐，降低了制造成本，同时促进了环境保护，而且镀后的金属工件的镀层分布均匀，保证了热浸镀铝金属工件的综合性能。

一种还原热浸镀铝装置，包括入口段、备件段炉体、加热段炉体、镀铝段炉体和轧机；所述入口段密封安装在所述备件段炉体的上方，备件段炉体、所述加热段炉体和所述镀铝段炉体从右至左依次密封连接；入口段的顶部和下部均设有密封阀，入口段下部设有位于入口段下部的密封阀上方的入口惰性气体进气阀，入口段的上部设有入口排气阀；加热段炉体设有氢气进气阀和惰性气体进气阀，镀铝段炉体的右端设有排气阀；加热段炉体包括炉壳、炉墙、保温材料和加热单元，保温材料填充在炉壳和炉墙之间，加热单元均布在炉墙内部；备件段炉体的内腔与入口段对应的位置设有升降接件装置，备件段炉体、加热段炉体和镀铝段炉体的内部设有位于同一水平线上的输送辊道；镀铝段炉体的右端设有密封阀和镀铝段惰性气体进气阀，排气阀在密封阀的右侧，镀铝段惰性气体进气阀在密封阀的左侧，镀铝段炉体的左部设有镀铝段排气阀；镀铝段炉体的下部设有熔铝炉，熔铝炉中装有熔融的铝液，熔铝炉的外部均设有加热元件；镀铝段炉体的壳体内设有与熔铝炉呈上下对应的机械臂；镀铝段炉体的左端设有轧机。

本发明可实现连续化生产，保证了工作效率，降低了人工劳动强度，同时采用氢气对金属工件表面的氧化层进行还原，可获得表面平整的金属工件，而且有效地保护了周围的环境，避免了金属的二次流失，提高了金属的利用率。金属工件表面经氢气还原后会出现许多孔洞，还原后的金属工件进行热浸镀铝，可使铝液充满金属工件表面的孔洞，从而增加了铝液和金属工件接触面积，提高了铝和金属工件的结合力。镀铝后的金属工件经过轧机轧制后，有效地促进了金属工件表面与铝的结合，增强了铝和金属工件表面的结合强度。入口段的密封阀的设计，入口段的入口惰性气体进气阀和入口排气阀，可保证放件时，入口段内部没有空气且充满惰性气体，避免了空气通过入口段下部的密封阀进入炉体内部，造成安全事故，从而提高了设备使用的安全性。镀铝段炉体的密封阀设计，阻止了加热段炉体内的氢气窜入镀铝段炉体内，提高了氢气的利用率。

优选地，所述密封阀包括法兰、密封板、压盖、轴承、阀轴和电机；法兰的下部设有料口，法兰内设有用于密封料口的密封板，密封板的尺寸与法兰的内壁相适配，密封板的左右部设有呈对称的连接孔；法兰的顶端设有两个与密封板的连接孔同中心线的安装槽，安装槽与轴承适配，阀轴的上部与轴承固定连接，阀轴的下端穿过法兰的安装槽与密封板的连接孔螺纹连接，使轴承落入安装槽中；压盖套设在阀轴上与法兰的顶端连接，将轴承限制在法兰的安装槽内；阀轴的顶部设有从动齿轮，从动齿轮之间配设有主动齿轮，主动齿轮与电机的转轴连接。电机的转轴带动主动齿轮旋转，主动齿轮带动从动齿轮旋转，从而实现与从动齿轮连接的阀轴的转动；而阀轴和密封板螺纹连接，阀轴不发生纵向或者横向的位移，可实现密封板在法兰内部沿阀轴的轴向滑动，从而实现对法兰料口的打开和关闭。密封阀采用双从动齿轮、双阀轴和密封板的双连接孔的设计，提高了密封板在法兰内部移动的稳定性。压盖的设计可避免轴承带动阀轴窜出法兰安装槽的现象，保证了密封阀的正常工作。

优选地，所述法兰的料口与密封板均呈矩形，密封板的四个角部倒圆，可避免密封板的角部与法兰内壁发生刮擦，造成卡顿的现象，从而提高了密封板移动的稳定性。

优选地，所述压盖与轴承的外圈之间设有垫圈，有效地避免了轴承在安装槽内的窜动。

优选地，所述镀铝段炉体的加热元件与镀铝段炉体的壳体之间设有保温层，降低了加热元件的温度流失，提高了镀铝段炉体的加热元件的工作效率。

优选地，所述镀铝段炉体的左端与轧机的轧辊密封贴合，有效地防止了镀铝段炉体内部的惰性气体在此处外泄，保证了镀铝段炉体的正常的工作。

一种还原热浸镀铝方法，使用如上所述还原热浸镀铝装置，包括如下步骤：

s1：打开镀铝段炉体右端的镀铝段惰性气体进气阀，使镀铝段炉体内部的空气经镀铝段排气阀排空；然后通过加热元件对熔铝炉进行加热，使熔铝炉中的铝块融化成铝液待用；

s2：采用中性洗涤剂和清水清洗金属工件的表面污渍，然后将其烘干得到表面清洁的金属工件；驱动入口段顶部的密封阀的电动机，将清洁后的金属工件放入入口段的内部；然后打开入口段的入口惰性气体进气阀，将入口段内部的空气从入口排气阀排出；

s3：打开加热段炉体的惰性气体进气阀通过镀铝段炉体的排气阀排出备件段炉体和加热段炉体内部的空气以及镀铝段炉体右端内部的空气，然后关闭惰性气体进气阀，打开氢气进气阀，使氢气充满整个炉膛；

s4：打开入口段下部的密封阀，通过备件段炉体内部的升降接件装置将入口段内部的金属工件接送至备件段炉体的输送轨道上；

s5：通过备件段炉体和加热段炉体的输送轨道将金属工件从备件段炉体移送至加热段炉体，再通过加热段炉体内部的加热单元对金属工件加热，炉膛内的氢气对金属工件表面的氧化层进行还原，最后获得表面清洁无氧化物的金属工件；

s6：打开镀铝段炉体的密封阀，通过输送辊道将加热段炉体内还原后的金属工件输送至镀铝段炉体的右端的输送轨道上；然后通过镀铝段炉体内的机械臂将输送轨道上的金属工件移送至熔铝炉的铝液中进行热浸镀铝，热浸镀铝时间为30s-200s；再通过机械臂将铝液中的金属工件移送至镀铝段炉体左部的输送轨道上；

s7：通过镀铝段炉体左部的输送轨道将镀铝后的金属工件送入镀铝段炉体左端的轧机进行轧制，从而获得表面镀层平整均匀的镀铝金属工件。

优选地，所述s1中，控制熔融铝液的温度范围为650℃-800℃。

优选地，所述s3中，加热段炉体内部的温度为630℃-1000℃，金属工件在加热段炉体内的还原时间为0.5min-10min。

本发明的有益效果体现在：

本发明可实现连续化生产，保证了工作效率，降低了人工劳动强度，同时采用氢气对金属工件表面的氧化层进行还原，可获得表面平整的金属工件，而且有效地保护了周围的环境，避免了金属的二次流失，提高了金属的利用率。金属工件表面经氢气还原后会出现许多孔洞，还原后的金属工件进行热浸镀铝，可使铝液充满金属工件表面的孔洞，从而增加了铝液和金属工件接触面积，提高了铝和金属工件的结合力。镀铝后的金属工件经过轧机轧制后，有效地促进了金属工件表面与铝的结合，增强了铝和金属工件表面的结合强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实施例的结构示意图；

图2为本实施例密封阀的结构示意图。

附图中，1-入口段，11-入口惰性气体进气阀，12-入口排气阀，2-备件段炉体，21-升降接见装置，3-加热段炉体，31-惰性气体进气阀，32-氢气进气阀，33-炉壳，34-炉墙，35-保温材料，36-加热单元，37-挡板，4-镀铝段炉体，41-排气阀，42-镀铝段惰性气体进气阀，43-镀铝段排气阀，44-熔铝炉，45-铝液，46-加热元件，47-保温层，48-壳体，49-机械臂，5-轧机，6-密封阀，61-法兰，611-料口，62-密封板，621-连接孔，63-压盖，64-轴承，65-阀轴，66-电机，67-从动齿轮，68-主动齿轮，7-输送辊道

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利的保护范围。

如图1和图2所示，本实施例公开了一种还原热浸镀铝装置及其方法，该装置包括入口段1、备件段炉体2、加热段炉体3、镀铝段炉体4和轧机5；入口段1密封安装在备件段炉体2的上方，备件段炉体2、加热段炉体3和镀铝段炉体4从右至左依次密封连接；入口段1的顶部和下部均设有密封阀6，入口段1下部设有位于入口段1下部的密封阀6上方的入口惰性气体进气阀11，入口段1的上部设有入口排气阀12；加热段炉体3设有氢气进气阀32和惰性气体进气阀31，镀铝段炉体4的右端设有排气阀41。加热段炉体3包括炉壳33、炉墙34、保温材料35和加热单元36，保温材料35填充在炉壳33和炉墙34之间，加热单元36均布在炉墙34内部；备件段炉体2的内腔与入口段1对应的位置设有升降接件装置21，备件段炉体2、加热段炉体3和镀铝段炉体4的内部设有位于同一水平线上的输送辊道7。

镀铝段炉体4的右端设有密封阀6和镀铝段惰性气体进气阀42，排气阀41在密封阀6的右侧，镀铝段惰性气体进气阀42在密封阀6的左侧，镀铝段炉体4的左部设有镀铝段排气阀43；镀铝段炉体4的下部设有熔铝炉44，熔铝炉44中装有熔融的铝液45，熔铝炉44的外部均设有加热元件46；镀铝段炉体4的壳体48内设有与熔铝炉44呈上下对应的机械臂49；镀铝段炉体4的左端设有轧机5。镀铝段炉体4的加热元件46与镀铝段炉体4的壳体48之间设有保温层47，降低了加热元件46的温度流失，提高了镀铝段炉体4的加热元件46的工作效率。镀铝段炉体4的左端与轧机5的轧辊密封贴合，有效地防止了镀铝段炉体4内部的惰性气体在此处外泄，保证了镀铝段炉体4的正常的工作。

密封阀6包括法兰61、密封板62、压盖63、轴承64、阀轴65和电机66；法兰61的下部设有料口611，法兰61内设有用于密封料口611的密封板62，密封板62的尺寸与法兰61的内壁相适配，密封板62的左右部设有呈对称的连接孔621。法兰61的顶端设有两个与密封板62的连接孔621同中心线的安装槽，安装槽与轴承64适配，阀轴65的上部与轴承64固定连接，阀轴65的下端穿过法兰61的安装槽与密封板62的连接孔621螺纹连接，使轴承64落入安装槽中；压盖63套设在阀轴65上与法兰61的顶端连接，将轴承64限制在法兰61的安装槽内。阀轴65的顶部设有从动齿轮67，从动齿轮67之间配设有主动齿轮68，主动齿轮68与电机66的转轴连接。

电机66的转轴带动主动齿轮68旋转，主动齿轮68带动从动齿轮67旋转，从而实现与从动齿轮67连接的阀轴65的转动；而阀轴65和密封板62螺纹连接，阀轴65不发生纵向或者横向的位移，可实现密封板62在法兰61内部沿阀轴65的轴向滑动，从而实现对法兰61料口611的打开和关闭。密封阀6采用双从动齿轮67、双阀轴65和密封板的双连接孔621的设计，提高了密封板62在法兰61内部移动的稳定性。压盖63的设计可避免轴承64带动阀轴65窜出法兰61安装槽的现象，保证了密封阀6的正常工作。法兰61的料口611与密封板62均呈矩形，密封板62的四个角部倒圆，可避免密封板62的角部与法兰61内壁发生刮擦，造成卡顿的现象，从而提高了密封板6移动的稳定性。压盖63与轴承64的外圈之间设有垫圈，有效地避免了轴承64在安装槽内的窜动。

本发明可实现连续化生产，保证了工作效率，降低了人工劳动强度，同时采用氢气对金属工件表面的氧化层进行还原，可获得表面平整的金属工件，而且有效地保护了周围的环境，避免了金属的二次流失，提高了金属的利用率。金属工件表面经氢气还原后会出现许多孔洞，还原后的金属工件进行热浸镀铝，可使铝液充满金属工件表面的孔洞，从而增加了铝液和金属工件接触面积，提高了铝和金属工件的结合力。镀铝后的金属工件经过轧机5轧制后，有效地促进了金属工件表面与铝的结合，增强了铝和金属工件表面的结合强度。入口段1的密封阀6的设计，入口段1的入口惰性气体进气阀11和入口排气阀12，可保证放件时，入口段1内部没有空气且充满惰性气体，避免了空气通过入口段1下部的密封阀6进入炉体内部，造成安全事故，从而提高了设备使用的安全性。镀铝段炉体4的密封阀6设计，阻止了加热段炉体3内的氢气窜入镀铝段炉体4内，提高了氢气的利用率。

具体的，一种还原热浸镀铝方法，包括如下步骤：

s1：打开镀铝段炉体4右端的镀铝段惰性气体进气阀42，使镀铝段炉体4内部的空气经镀铝段排气阀43排空；然后通过加热元件46对熔铝炉44进行加热，使熔铝炉44中的铝块融化成铝液45待用；铝液45的温度范围为650℃-800℃；

s2：采用中性洗涤剂和清水清洗金属工件的表面污渍，然后将其烘干得到表面清洁的金属工件；驱动入口段1顶部的密封阀6的电动机，将清洁后的金属工件放入入口段1的内部；然后打开入口段1的入口惰性气体进气阀11，将入口段1内部的空气从入口排气阀12排出；

s3：打开加热段炉体3的惰性气体进气阀31通过镀铝段炉体4的排气阀41排出备件段炉体2和加热段炉体3内部的空气以及镀铝段炉体4右端内部的空气，然后关闭惰性气体进气阀31，打开氢气进气阀32，使氢气充满整个炉膛；

s4：打开入口段1下部的密封阀6，通过备件段炉体2内部的升降接件装置21将入口段1内部的金属工件接送至备件段炉体2的输送轨道7上；

s5：通过备件段炉体2和加热段炉体3的输送轨道7将金属工件从备件段炉体2移送至加热段炉体3，再通过加热段炉体3内部的加热单元36对金属工件加热，炉膛内的氢气对金属工件表面的氧化层进行还原，最后获得表面清洁无氧化物的金属工件；加热段炉体3内部的温度为630℃-1000℃，金属工件在加热段炉体3内的还原时间为0.5min-10min；

s6：打开镀铝段炉体4的密封阀6，通过输送辊道7将加热段炉体3内还原后的金属工件输送至镀铝段炉体4的右端的输送轨道7上；然后通过镀铝段炉体4内的机械臂49将输送轨道7上的金属工件移送至熔铝炉44的铝液45中进行热浸镀铝，热浸镀铝时间为30s-200s；再通过机械臂49将铝液45中的金属工件移送至镀铝段炉体4左部的输送轨道7上；

s7：通过镀铝段炉体4左部的输送轨道7将镀铝后的金属工件送入镀铝段炉体4左端的轧机5进行轧制，从而获得表面镀层平整均匀的镀铝金属工件。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。