专利名称：实验室用热镀锌模拟机及镀锌工艺流程的制作方法
技术领域：
本发明属于材料加工技术领域，特别涉及一种实验室用热镀锌模拟机及镀锌工艺 流程。
背景技术：
全世界每年因腐蚀而损失的钢铁占当年产量的10%以上，超过20%的机械、桥梁 因为腐蚀而报废，在工业生产中采用钢材热镀锌可以有效地减少钢材腐蚀，并且有生产成 本低、工艺简单、镀层牢固、外观好等优点，因此热镀锌产品普遍应用于建筑、机电设备、家 用电器制造等领域。进口的热镀锌设备虽然有自动化程度高，参数控制准确的优点，但是它同时具有 操作人员多、能耗大、使用成本高，占地面积大等缺点。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种实验室用热镀锌模拟机及镀锌工艺流 程，采用实验室用热镀锌模拟机及该机的工艺流程对钢板进行的镀锌处理。本发明技术方案是这样实现的本发明包括行程开关、减速机、电磁离合器、刹车 电机、离合开关、变频器、支架、拉杆、定位装置、第二热电偶、合金化炉、压力表、气刀、气刀 进气口、钢板夹持装置、第一热电偶、锌锅、电阻炉、电阻炉温控仪、合金化炉温控仪、绳索和 定滑轮；其模拟机部件之间的的连接是锌锅四周分布电阻炉，插入锌锅内的第一热电偶 与电阻炉温控仪连接，传递锌锅中的温度，拉杆底部两侧对称分布气刀，压力表安装在气刀 上，气刀进气口连接气刀，拉杆中部四周分布合金化炉，插入合金化炉内的第二热电偶与合 金化炉温控仪连接，定位装置一端固定在支架上，另一端夹紧拉杆上部，拉杆顶部安装绳 索，绳索绕过安装在支架顶部的定滑轮连接减速机输出轮，减速机、电磁离合器和刹车电机 依次同轴连接，变频器连接刹车电机，离合开关连接电磁离合器。该设备镀锌的工艺流程， 步骤包括步骤一、钢板的预处理1)、钢板样板的制作，用线切割的方法把钢板加工成矩形，用台钻在钢板的一端钻 一个圆孔；2)、钢板热处理，在热处理炉内加热钢板，根据退火温度来确定退火时间，时间的 确定原则是退火温度高则退火时间短，退火温度低则退火时间长，退火时应采取措施防止 或减少钢板氧化；3)、碱洗除油，配制pH为13 14、温度为70°C 80°C的氢氧化钠溶液，用碱液刷 洗钢板的表面，以除去钢板表面的油脂，直到水膜平铺钢板表面；4)、水洗，用蒸馏水请洗钢板表面，清洗掉钢板表面残留的碱液；5)、酸洗除锈，配制pH为1 2的盐酸溶液，刷洗钢板表面，直至钢板表面的铁锈溶解，露出活性表面；6)、水洗，用蒸馏水请洗钢板表面，清洗掉钢板表面残留的酸液；7)、助镀，采用电镀助镀工艺，电镀液中氯化锌的浓度为10_500g/L，氯化铵的浓 度为5-200g/L，醋酸钠的浓度为0-100g/L，氯化钾的浓度为30-500g/L，氯化镧的浓度为 0-100g/L,NaF的浓度为0_150g/L。电流密度约1. 5A/dm2，电镀时间约5min，电镀后钢板在 110°C的烘箱中烘干40分钟；步骤二、钢板的热浸镀调整好气刀与钢板的距离及夹角，气刀距离液面的距离；打开电阻炉温控仪和合 金化炉温控仪，把温度设定到规定的数值，使电阻炉和合金化炉开始工作，然后调低变频器 的输出频率，依次闭合变频器和电磁离合器把拉杆停到合适的位置等待安装钢板，然后关 闭变频器；闭合压缩空气供给部分的电源开关，待空气除水清净器的压力表显示的压力到 0. 005MPa 0. 03MPa，关闭闭合压缩空气供给部分的电源开关，此时及以前都保持空气除 水清净器出口阀关闭；当电阻炉和合金化炉炉温达到预定温度后，把助镀后的钢板安装在设备的钢板夹 持装置上，微调钢板使其竖直向下，断开电磁离合器，使拉杆自然下降，同时钢板浸入合金 液中。待钢板浸入合金液后，根据所需的提拉速度调整变频器的输出频率，并闭合变频 器，此时电磁离合器保持断开状态，钢板的提拉速度可以根据变频器的输出频率、刹车电机 转速、减速机传动比及其输出轮的周长计算而得；钢板浸镀10秒至5分钟后打开气刀进气口阀门，然后闭合电磁离合器，钢板会以 设定的速度被提升，拉杆接触到行程开关后刹车电机停止转动，钢板停在合金化炉内，开始 合金化过程，待合金化完成后，缓慢反转刹车电机使钢板移出合金化炉，冷却后取下钢板， 完成热镀锌过程；步骤三、光整处理采用冷轧机对镀层进行光整处理；步骤四、钝化处理对镀层进行钝化处理。该镀锌模拟机的工作过程，通过加热使锌锅内的纯锌或锌合金融化，用电阻炉温 控仪精确控制锌锅的温度，恒温一段时间后，浸入经线切割和助镀处理后的钢板，同时打开 经设定变频器的控制开关，使刹车电机转动，现阶段使电磁离合器的开关保持关闭。使钢板 在锌锅内浸镀到规定时间后打开气刀进气口阀门，通入空气，同时闭合电磁离合器的开关。 减速机、电磁离合器和刹车电机提升夹持有经过镀锌后的钢板的拉杆，钢板经过气刀时，压 缩空气使钢板表面液态的锌或锌合金抹拭平整，用行程开关和刹车电机使钢板停在合金化 炉内，在合金化一段时间后，打开行程开关，缓慢反转电机使钢板移出合金化炉，冷却后取 下镀锌钢板，光整及钝化处理后进行耐腐蚀等性能检测或直接进行性能检测。该镀锌模拟机可以通过调整变频器的输出频率来调整钢板的拉升速度，可以通过 控制电磁离合器的闭合与否来控制钢板在规定速度下被拉升，而不是在电机启动阶段被拉 升。可以调节气刀的距离钢板的距离和气刀与钢板的夹角，拉杆提升速度，热浸镀温度和气刀出口压力来控制镀层的厚度。通过处理气刀进气口的进气方式，避免气流在气刀内产生 涡流，使气流均勻流出，从而保证镀层均勻、平整。镀锌后的钢板在合金化炉内完成合金化， 增强镀层和基板的结合强度。气刀出口压力通过空压机输出压力来控制，为防止气内水蒸 气对镀层产生影响，用空气除水清净器使水和空气分离。本发明的优点该操作流程自动化程度高，操作简单，结构紧凑占地面积小，造价 低，加工后钢板表面平整，镀层厚度均勻，镀层和钢板的结合强度好，适合实验室应用于镀 锌工艺。
图1本发明一种实验室用热镀锌模拟机结构原理图；图2本发明压缩空气供给部分结构原理图；图3本发明钢板夹持装置结构图；图中1行程开关、2减速机、3电磁离合器、4刹车电机、5离合开关、6变频器、7支 架、8拉杆、9定位装置、10第二热电偶、11合金化炉、12压力表、13气刀、14气刀进气口、15 钢板夹持装置、16第一热电偶、17钢板、18锌锅、19电阻炉、20电阻炉温控仪、21合金化炉 温控仪、22绳索、23定滑轮、24空气清净器、25空气压缩机、26电动机、27电动机控制柜。
具体实施例方式本发明一种实验室用热镀锌模拟机及镀锌工艺流程结合实施例和附图加以说明。本发明如图1所示，包括行程开关1、减速机2、电磁离合器3、刹车电机4、离合开 关5、变频器6、支架7、拉杆8、定位装置9、第二热电偶10、合金化炉11、压力表12、气刀13、 气刀进气口 14、钢板夹持装置15、第一热电偶16、钢板17、锌锅18、电阻炉19、电阻炉温控 仪20、合金化炉温控仪21、绳索22和定滑轮23 ；该模拟机部件之间的连接是锌锅18四周分布电阻炉19，插入锌锅18内的第一 热电偶16与电阻炉温控仪20连接，传递锌锅18中的温度，拉杆8底部两侧对称分布气刀 13，压力表12安装在气刀13上，气刀进气口 14连接气刀13，拉杆8中部四周分布合金化炉 11，插入合金化炉11内的第二热电偶10与合金化炉温控仪21连接，定位装置9 一端固定 在支架7上，另一端夹紧拉杆7上部，拉杆7顶部安装绳索22，绳索22绕过安装在支架7顶 部的定滑轮23连接减速机2输出轮，减速机2、电磁离合器3和刹车电机4依次同轴连接， 变频器6连接刹车电机4，离合开关5连接电磁离合器3。该设备镀锌的工艺流程，步骤包括步骤一、钢板的预处理1)、钢板样板的制作，用线切割的方法把厚度为1mm以上适合热镀锌的冷轧钢板 用线切割的方法把钢板加工成230mmX40mm的矩形，用台钻在钢板的一端距端部5mm出钻 一个6mm的圆孔；2)、钢板热处理，在热处理炉内加热钢板，根据退火温度来确定退火时间，时间的 确定原则是退火温度高则退火时间短，退火温度低则退火时间长，退火时应采取措施防止 或减少钢板氧化；3)、碱洗除油，配制pH为14、温度为80°C的氢氧化钠溶液，用软刷蘸碱液刷洗钢板的表面，以除去钢板表面的油脂，清洗时间为20分钟，直到水膜平铺钢板表面；4)、水洗，用蒸馏水请洗钢板表面，清洗掉钢板表面残留的碱液；5)、酸洗除锈，配制pH为1的盐酸溶液，用软刷刷洗钢板表面，直至钢板表面的铁 锈溶解，露出活性表面；6)、水洗，用蒸馏水请洗钢板表面，清洗掉钢板表面残留的酸液；7)、助镀，采用电镀助镀工艺，电镀液中氯化锌的浓度为10_500g/L，氯化铵的浓 度为5-200g/L，醋酸钠的浓度为0-100g/L，氯化钾的浓度为30-500g/L，氯化镧的浓度为 0-100g/L,NaF的浓度为0_150g/L。电流密度约1. 5A/dm2，电镀时间约5min，电镀后钢板在 110°C的烘箱中烘干40分钟；步骤二、钢板的热浸镀调整好气刀与钢板的距离及夹角，气刀距离液面的距离；打开电阻炉温控仪和合 金化炉温控仪，把温度设定到规定的数值，使电阻炉和合金化炉开始工作，然后调低变频器 的输出频率，依次闭合变频器和电磁离合器把拉杆停到合适的位置等待安装钢板，然后关 闭变频器；闭合压缩空气供给部分的电源开关，待空气除水清净器的压力表显示的压力到 0. OlMPa，关闭闭合压缩空气供给部分的电源开关，此时及以前都保持空气除水清净器出口 阀关闭；当电阻炉和合金化炉炉温达到预定温度后，把助镀后的钢板安装在设备的钢板夹 持装置上，微调钢板使其竖直向下，断开电磁离合器，使拉杆自然下降，同时钢板浸入合金 液中。待钢板浸入合金液后，根据所需的提拉速度调整变频器的输出频率，并闭合变频 器，此时电磁离合器保持断开状态，钢板的提拉速度可以根据变频器的输出频率、刹车电机 转速、减速机传动比及其输出轮的周长计算而得；钢板浸镀1分钟后打开气刀进气口阀门，然后闭合电磁离合器，钢板会以设定的 速度被提升，拉杆接触到行程开关后刹车电机停止转动，钢板停在合金化炉内，开始合金化 过程，待合金化完成后，缓慢反转刹车电机使钢板移出合金化炉，冷却后取下钢板，完成热 镀锌过程；步骤三、光整处理采用二辊轧机对镀层进行光整处理；步骤四、钝化处理对镀层进行钝化处理。
权利要求
一种实验室用热镀锌模拟机，其特征在于该模拟机包括行程开关(1)、减速机(2)、电磁离合器(3)、刹车电机(4)、离合开关(5)、变频器(6)、支架(7)、拉杆(8)、定位装置(9)、第二热电偶(10)、合金化炉(11)、压力表(12)、气刀(13)、气刀进气口(14)、钢板夹持装置(15)、第一热电偶(16)、钢板(17)、锌锅(18)、电阻炉(19)、电阻炉温控仪(20)、合金化炉温控仪(21)、绳索(22)和定滑轮(23)；该模拟机的连接是锌锅(18)四周分布电阻炉(19)，插入锌锅(18)内的第一热电偶(16)与电阻炉温控仪(20)连接，传递锌锅(18)中的温度，拉杆(8)底部两侧对称分布气刀(13)，压力表(12)安装在气刀(13)上，气刀进气口(14)连接气刀(13)，拉杆(8)中部四周分布合金化炉(11)，插入合金化炉(11)内的第二热电偶(10)与合金化炉温控仪(21)连接，定位装置(9)一端固定在支架(7)上，另一端夹紧拉杆(7)上部，拉杆(7)顶部安装绳索(22)，绳索(22)绕过安装在支架(7)顶部的定滑轮(23)连接减速机(2)输出轮，减速机(2)、电磁离合器(3)和刹车电机(4)依次同轴连接，变频器(6)连接刹车电机(4)，离合开关(5)连接电磁离合器(3)。
2.采用权利要求1所述的实验室用热镀锌模拟机进行镀锌的工艺流程，步骤包括步骤一、钢板的预处理1)、钢板样板的制作，用线切割的方法把钢板加工成矩形，用台钻在钢板的一端钻一个 圆孔；2)、钢板热处理，在热处理炉内加热钢板，根据退火温度来确定退火时间，时间的确定 原则是退火温度高则退火时间短，退火温度低则退火时间长，退火时应采取措施防止或减 少钢板氧化；3)、碱洗除油，配制pH为13 14、温度为70°C 80°C的氢氧化钠溶液，用碱液刷洗钢 板的表面，以除去钢板表面的油脂，直到水膜平铺钢板表面；4)、水洗，用蒸馏水请洗钢板表面，清洗掉钢板表面残留的碱液；5)、酸洗除锈，配制pH为1 2的盐酸溶液，刷洗钢板表面，直至钢板表面的铁锈溶解， 露出活性表面；6)、水洗，用蒸馏水请洗钢板表面，清洗掉钢板表面残留的酸液；7)、助镀，采用电镀助镀工艺，电镀液中氯化锌的浓度为10-500g/L，氯化铵的浓度 为5-200g/L，醋酸钠的浓度为0-100g/L，氯化钾的浓度为30_500g/L，氯化镧的浓度为 0-100g/L,NaF的浓度为0_150g/L。电流密度约1. 5A/dm2，电镀时间约5min，电镀后钢板在 110°C的烘箱中烘干40分钟；其特征在于步骤二、钢板的热浸镀调整好气刀与钢板的距离及夹角，气刀距离液面的距离；打开电阻炉温控仪和合金化 炉温控仪，把温度设定到规定的数值，使电阻炉和合金化炉开始工作，然后调低变频器的输 出频率，依次闭合变频器和电磁离合器把拉杆停到合适的位置等待安装钢板，然后关闭变 频器；闭合压缩空气供给部分的电源开关，待空气除水清净器的压力表显示的压力到 0. 005MPa 0. 03MPa，关闭闭合压缩空气供给部分的电源开关，此时及以前都保持空气除 水清净器出口阀关闭；当电阻炉和合金化炉炉温达到预定温度后，把助镀后的钢板安装在设备的钢板夹持装置上，微调钢板使其竖直向下，断开电磁离合器，使拉杆自然下降，同时钢板浸入合金液中。待钢板浸入合金液后，根据所需的提拉速度调整变频器的输出频率，并闭合变频器，此 时电磁离合器保持断开状态，钢板的提拉速度可以根据变频器的输出频率、刹车电机转速、 减速机传动比及其输出轮的周长计算而得；钢板浸镀10秒至5分钟后打开气刀进气口阀门，然后闭合电磁离合器，钢板会以设定 的速度被提升，拉杆接触到行程开关后刹车电机停止转动，钢板停在合金化炉内，开始合金 化过程，待合金化完成后，缓慢反转刹车电机使钢板移出合金化炉，冷却后取下钢板，完成 热镀锌过程；步骤三、光整处理 采用冷轧机对镀层进行光整处理； 步骤四、钝化处理 对镀层进行钝化处理。
全文摘要
一种实验室用热镀锌模拟机及镀锌工艺流程，属于材料加工技术领域。该装置包括行程开关、减速机、电磁离合器、刹车电机、离合开关、变频器、支架、拉杆、定位装置、第二热电偶、合金化炉、压力表、气刀、气刀进气口、钢板夹持装置、第一热电偶、锌锅、电阻炉、电阻炉温控仪、合金化炉温控仪、绳索和定滑轮；该设备镀锌的工艺流程，步骤包括一、钢板的预处理；二、钢板的热浸镀；三、光整处理；四、钝化处理。本发明的优点该操作流程自动化程度高，操作简单，结构紧凑占地面积小，造价低，加工后钢板表面平整，镀层厚度均匀，镀层和钢板的结合强度好，适合实验室应用于镀锌工艺。
文档编号C23C2/06GK101838786SQ20101016035
公开日2010年9月22日 申请日期2010年4月30日 优先权日2010年4月30日
发明者尹少华, 李世伟, 涂赣峰, 温秋林, 石为喜, 胡亮, 郝仪, 高波 申请人:东北大学