一种用于铁塔构件的热镀锌工艺及热镀液系统的制作方法

本发明涉及热镀锌领域，具体涉及一种用于铁塔构件的热镀锌工艺及热镀系统。
背景技术：
：热镀锌(galvanizing)也叫热浸锌和热浸镀锌:是一种有效的金属防腐方式，主要用于各行业的金属结构设施上。是将除锈后的钢件浸入500℃左右融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐的目的。热镀锌工艺流程:成品酸洗-水洗-加助镀液-烘干-挂镀-冷却-药化-清洗-打磨-热镀锌完工。热镀锌是由较古老的热镀方法发展而来的，自从1836年法国把热镀锌应用于工业以来，已经有一百七十多年的历史了。近三十年来，伴随着冷轧带钢的飞速发展，热镀锌工业得以大规模发展。通常电镀锌层厚度5~15μm，而热镀锌层一般在35μm以上，甚至高达200μm。热镀锌覆盖能力好，镀层致密，无有机物夹杂。众所周知，锌的抗大气腐蚀的机理有机械保护及电化学保护，在大气腐蚀条件下锌层表面有zno、zn(oh)2及碱式碳酸锌保护膜，一定程度上减缓锌的腐蚀，这层保护膜(也称白锈)受到破坏又会形成新的膜层。当锌层破坏严重，危及到铁基体时，锌对基体产生电化学保护，锌的标准电位-0.76v，铁的标准电位-0.44v，锌与铁形成微电池时锌作为阳极被溶解，铁作为阴极受到保护。显然热镀锌对基体金属铁的抗大气腐蚀能力优于电镀锌。热镀锌层形成过程是铁基体与最外面的纯锌层之间形成铁-锌合金的过程，工件表面在热浸镀时形成铁-锌合金层，才使得铁与纯锌层之间很好结合，其过程可简单地叙述为:当铁工件浸入熔融的锌液时，首先在界面上形成锌与α铁(体心)固熔体。这是基体金属铁在固体状态下溶有锌原子所形成一种晶体，两种金属原子之间是融合，原子之间引力比较小。因此，当锌在固熔体中达到饱和后，锌铁两种元素原子相互扩散，扩散到(或叫渗入)铁基体中的锌原子在基体晶格中迁移，逐渐与铁形成合金，而扩散到熔融的锌液中的铁就与锌形成金属间化合物，沉入热镀锌锅底，即为锌渣。当工件从浸锌液中移出时表面形成纯锌层，为六方晶体。其含铁量不大于0.003%。现有技术的缺点在于：镀锌过程中难以把控镀锌质量，使得镀锌产品质量不达标，防腐性能下降。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于铁塔构件的热镀锌工艺及热镀系统，严格把控镀锌流程，并改进镀锌锅炉，使得镀锌质量得以进一步提升。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于铁塔构件的热镀锌工艺，该工艺包括：s100：黑件检查，对需要进行热镀锌的镀件进行检查，凡不符合镀锌条件的不得进入镀锌生产线；s200：上料酸洗，将符合镀锌条件的的镀件采用酸洗液进行酸洗；s300：漂洗晾干，酸洗合格的镀件进入漂洗工艺槽经流水冲洗，除去表面残留的酸液，待流去表面积水，应及时进入助镀剂槽内采用助镀剂浸泡0.5～2.0min，然后晾干；s400热浸镀锌，镀件浸入镀锌液前，先将锌液面的氧化层清除，然后开启锌烟吸尘系统，待吸尘风机功率达到额定功率后，镀件方可浸入锌锅，浸入时应以慢速浸入，防止锌液爆溅，浸入较长镀件时应保持有倾斜角度浸入；s500：冷却钝化，将镀件在冷却水中进行冷却，然后在无铬钝化液中进行钝化；s600：返镀处理，对镀锌不达标的镀件在返镀酸洗工艺槽里使用返镀酸洗液进行酸洗，除去镀锌层，然后重复步骤s100-s500；s700：矫正，对热浸镀锌后产生挠曲变形的构件进行矫正处理。本方案通过详细严谨的镀锌工艺流程，对质量进行严格把控从而提高了镀锌质量。进一步的，所述凡不符合镀锌条件包括：外形尺寸超过长14m、宽2.0m、高2.5m的镀锌件；无合理排气、泄锌孔的半封闭或全封闭镀件；无适合热浸镀锌悬吊点的镀件；未打磨处理干净、有大量油污及有较严重焊接缺陷的镀件。进一步的，所述酸洗液是盐酸水溶液，采用浓度31%的工业盐酸及1%的高效除锈剂按比例加水配制成浓度约200g/l的酸洗液，工作温度为自然室温，使用期间可适当添加新酸，直至溶液盐酸浓度低于30g/l并且氯化亚铁浓度高于250g/l时，泵入废酸储存罐中待处理。进一步的，所述助镀剂是用15～17%氯化锌、20～22%氯化铵和1%防爆剂配制的水溶液，工作温度0～65℃，溶液比重：1.05～1.25g/cm3，助镀剂中氯化锌的耗损可用返镀酸洗液补充。进一步的，所述助镀剂是用15～17%氯化锌、20～22%氯化铵和1%防爆剂配制的水溶液，工作温度50~70℃，溶液比重：1.05～1.25g/cm3，助镀剂中氯化锌的耗损可用返镀酸洗液补充。进一步的，所述镀锌液的工作温度为：435℃±5℃，锌锅保温温度控制在430℃～440℃，锌锅温度安全调节数为：422℃～470℃，加热元件的安全温度控制数为：500℃～800℃，待镀锌液升温达到工作温度范围后，才能开始镀锌，停产期间保温温度为：430℃～435℃。进一步的，所述镀锌液中还添加有由锌、铝、镍、铋、稀土五元素多元合金以及含铝量为10％的锌铝合金和含镍量为2％的锌镍合金，每添加1吨锌，加入15～18公斤五元素多元合金；添加合金时，锌液温度控制在440±5℃，镀锌工作温度控制在430～440℃。进一步的，所述无铬钝化液是用无铬钝化剂和清水按照1:20的比例配制而成，工作温度为自然室温，钝化时间为15-30秒。进一步的，所述返镀酸洗液为稀盐酸水溶液，工作浓度：20～60g/l溶液，工作温度为常温，当溶液比重大于1.20g/cm3，浓度低于20g/l溶液时，启动计量泵，将含zncl2的酸洗液抽入助镀剂再生装置进行处理，经添加氨水水溶液，调整ph值达3～8，不断地补充消耗的助镀剂。一种用于铁塔构件的热镀系统，该系统包括：上料挂具，所述上料挂具用于悬挂镀件；按镀锌工艺流程设置的酸洗池、漂洗池、晾干间、镀锌锅炉、冷却池、钝化池，所述酸洗池、漂洗池、晾干间、镀锌锅炉、冷却池、钝化池上方铺设输送轨，上料挂具悬挂于所述输送轨上用于将镀件输送至各加工区域；所述镀锌锅炉包括隔热层、锅炉本体，所述锅炉本体架设于所述隔热层内，锅炉本体下方作为燃烧室，锅炉本体内作为镀锌池；所述锅炉本体的锅底由拱形部和水平部组成，所述拱形部位于锅底正中央，拱形部四周为所述水平部，所述拱形部和水平部的厚度均匀并保持一致。传统锅炉一般为平底或凹形，其缺点在于受热时底部液体先受热，顶部液体受热慢，从而造成上下温度不平衡，在镀锌工艺中对镀锌液的温度要求极高，一旦出现上下温度不一就会影响镀锌工艺，同时由于镀锌过程中需要不断加入合金材料，传统方式加入的合金材料难以立刻在锅炉内分散开，从而使得镀锌液不达标，镀锌质量下降。对此本发明中设计拱形锅底，在燃烧室内按锅底形状架设燃烧碳，使得锅底均匀受热，而拱形锅底位于锅炉的中部，形成球面发散热流，因此使得锅炉内的镀锌液温度均匀分部，从而保证了镀锌效果，同时在加入合金材料后在分散热流的作用下，合金材料能快速分散到镀锌液中，从而保证了镀锌质量。进一步的，所述锅炉本体的侧壁设计有中空夹层，所述中空夹层上对流开设由入水口和出水口，通过入水口和出水口行成循环水冷系统，可以对锅炉内的镀锌液进行温度微调。进一步的，所述拱形部的面积超过锅炉本体本体的一半，拱形部的高度不超过锅炉本体深度的一半。本发明的有益效果是：本方案通过严格控制镀锌工艺的流程及参数控制，提高了镀锌指标，其次通过使用拱形锅底+水平锅底的组合，因此在加热的时候锅炉内的上层和下层液同时升温，避免了传统锅炉底部先升温而顶部升温慢的问题，使得镀锌液的融化更快，其次在加入合金材料时，由于采用的是拱形锅底（中部）形成一股发散热流，使得加入的合金材料可以快速的均匀混合到镀锌液中，从而保证了镀锌质量。附图说明图1为本发明的工艺流程图；图2为本发明的系统组成示意图；图3为本发明镀锌锅炉的结构示意图；图4为本发明添加合金分子的运动原理图；图5为本发明镀锌液测温示意图；图6为本发明镀锌液面测量方法示意图；图7为本发明锌渣厚度测量方法示意图；图8为本发明镀锌下料示意；图9为本法镀件起吊示意图。具体实施方式下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。一种用于铁塔构件的热镀锌工艺，该工艺包括：s100：黑件检查，对需要进行热镀锌的镀件进行检查，凡不符合镀锌条件的不得进入镀锌生产线；s200：上料酸洗，将符合镀锌条件的的镀件采用酸洗液进行酸洗；s300：漂洗晾干，酸洗合格的镀件进入漂洗工艺槽经流水冲洗，除去表面残留的酸液，在槽上停留时间不少于15秒，待流去表面积水，应及时进入助镀剂槽内采用助镀剂浸泡0.5～2.0min，然后晾干，其中晾干是在烘干槽内10-15分钟自然晾干，吊出烘干槽的镀件应立即进行浸镀，不得在自然空气中长期放置导致助镀剂潮解失效。停止工作期间，烘干槽内不能留有镀件，防止助镀剂分解失效。s400热浸镀锌，镀件浸入镀锌液前，先将锌液面的氧化层清除，然后开启锌烟吸尘系统，待吸尘风机功率达到额定功率后，镀件方可浸入锌锅，浸入时应以慢速浸入，防止锌液爆溅，浸入较长镀件时应保持有倾斜角度浸入；s500：冷却钝化，将镀件在冷却水中进行冷却，然后在无铬钝化液中进行钝化；s600：返镀处理，对镀锌不达标的镀件在返镀酸洗工艺槽里使用返镀酸洗液进行酸洗，除去镀锌层，然后重复步骤s100-s500；s700：矫正，对热浸镀锌后产生挠曲变形的构件进行矫正处理。进一步的，凡不符合镀锌条件包括：外形尺寸超过长14m、宽2.0m、高2.5m的镀锌件；无合理排气、泄锌孔的半封闭或全封闭镀件；无适合热浸镀锌悬吊点的镀件；未打磨处理干净、有大量油污及有较严重焊接缺陷的镀件。镀锌不达标包括：外观检查（1）表面平滑光亮，锌层厚度均匀，安装孔及连接处不允许有毛刺、滴瘤和多余积锌结块；（2）不允许有局部缺镀和露铁现象；（3）表面色泽均匀，不允许有黄、褐、黑色斑点；（4）表面锌层不得有碰撞、挂擦造成的伤痕和露铁现象。外观检查浸镀不符合要求的镀件，应返镀。物理检查（1）锌层附着量和锌层厚度：镀件厚度小于5mm时，锌附着量应不低于460g/m2，即锌层厚度不低于65μm，镀件厚度大于或等于5mm时，锌附着量应不低于610g/m2，即锌层厚度不低于86μm，锌层厚度采用锌层测厚仪进行测量。（2）锌层均匀性：镀件的锌层应均匀，用硫酸铜溶液浸蚀5次不露铁，测试方法应符合gb/t2694--2010的规定。（3）锌层附着性：镀件的锌层应与基本金属结合牢固，经锤击试验，锌层不剥离、不凸起，试验方法符合gb/t2694--2010的规定，物理性能试验按每星期试验两次执行。作为一种优选实施例，酸洗液是盐酸水溶液，采用浓度31%的工业盐酸及1%的高效除锈剂按比例加水配制成浓度约200g/l的酸洗液，工作温度为自然室温，使用期间可适当添加新酸，直至溶液盐酸浓度低于30g/l并且氯化亚铁浓度高于250g/l时，泵入废酸储存罐中待处理。酸洗时间应根据镀件表面氧化层情况及酸洗液浓度而定，在酸洗操作中，为加快反应速度，必须将镀件在酸洗工艺槽上、下串动2～3次，并提出液面检查酸洗质量，酸洗应由低酸槽向高酸槽递进传递酸洗，对镀件局部欠酸洗的表面用砂轮、钢丝刷等工具处理。酸洗合格的镀件表面呈灰白色，色泽光亮，没有残余氧化物及其他污物。镀件从工艺槽提出后，应在距离槽的液面0.5～1m高度停留，倾斜倒出积聚的溶液，再做水平移动，不得将大量的溶液带入其它工艺槽内。镀件吊入和吊出各工艺槽时不得撞击槽体，以免损伤设备、槽体或镀件，空吊架必须放在上料区或槽端托架上，严禁放在槽框上。掉入工艺槽内的个别镀件应及时捞出，避免因过蚀报废。作为一种优选实施例，=所述助镀剂是用15～17%氯化锌、20～22%氯化铵和1%防爆剂配制的水溶液，工作温度0～65℃，溶液比重：1.05～1.25g/cm3，助镀剂中氯化锌的耗损可用返镀酸洗液补充,助镀剂是用15～17%氯化锌、20～22%氯化铵和1%防爆剂配制的水溶液，工作温度50~70℃，溶液比重：1.05～1.25g/cm3，助镀剂中氯化锌的耗损可用返镀酸洗液补充，所述镀锌液的工作温度为：435℃±5℃，锌锅保温温度控制在430℃～440℃，锌锅温度安全调节数为：422℃～470℃，加热元件的安全温度控制数为：500℃～800℃，待镀锌液升温达到工作温度范围后，才能开始镀锌，停产期间保温温度为：430℃～435℃，镀锌液中还添加有由锌、铝、镍、铋、稀土五元素多元合金以及含铝量为10％的锌铝合金和含镍量为2％的锌镍合金，每添加1吨锌，加入15～18公斤五元素多元合金；添加合金时，锌液温度控制在440±5℃，镀锌工作温度控制在430～440℃，所述无铬钝化液是用无铬钝化剂和清水按照1:20的比例配制而成，工作温度为自然室温，钝化时间为15-30秒，所述返镀酸洗液为稀盐酸水溶液，工作浓度：20～60g/l溶液，工作温度为常温，当溶液比重大于1.20g/cm3，浓度低于20g/l溶液时，启动计量泵，将含zncl2的酸洗液抽入助镀剂再生装置进行处理，经添加氨水水溶液，调整ph值达3～8，不断地补充消耗的助镀剂。作为一种优选实施例，锌锭使用国产0#锌锭，锌锭的化学成分应符合gb470-97《锌锭》，镀锌液的工作温度为：435℃±5℃，锌锅保温温度控制在430℃～435℃，锌锅温度安全调节数为：422℃～470℃，加热元件的安全温度控制数为：500℃～800℃，待镀锌液升温达到工作温度范围后，才能开始镀锌，停产期间保温温度为：430℃～440℃，为了尽可能减少锌锅的应力，应在白天及时给锌锅内加锌，锌液表面距锌锅上边缘的距离应为150mm，特殊情况工作时，锌耗量大时应随时加锌补充。为了尽可能减少锌锅腐蚀，每月至少用锌渣打捞器进行两次彻底打捞锌渣，打捞锌渣时，锌渣打捞器应从锌锅的一端向另一端依次、均匀地覆盖捞取锌渣，且每次捞渣操作应重复三分之一已捞过的锌渣面，打捞锌渣时，锌液温度应控制在保温温度430℃～440℃之间，掉落入锌锅中的个别镀件，应及时捞出以避免过蚀和产生较多的锌渣。镀件浸入锌液前，先将锌液面的氧化层清除，然后开启锌烟吸尘系统，待吸尘风机功率达到额定功率后，镀件方可浸入锌锅，浸入时应以慢速浸入，防止锌液爆溅，浸入较长镀件时应保持有倾斜角度浸入。浸镀时间和浸锌温度，根据镀件材质、规格及组合镀件最厚处厚度不同而异，直至凝锌全部融化彻底。具体标准参考表1：表1注:（1）浸渍时间是从镀件全部浸入锌液中开始计算，至开始扒灰结束。（2）温度条件在标准条件以下时，应延长10秒钟浸渍时间。（3）温度条件在标准条件以上时，应缩短5秒钟时间。（4）如在无法达到要求的锌附着量时，则应将浸渍时间以10秒钟为单位，加以延长，同时要定期监视附着量、测试锌层厚度及均匀性。（5）注意镀锌温度，在冬、夏天各需适当改变一些（±3℃）。（6）低温镀锌，特殊要求的工件可在426℃-430℃镀锌，但须根据工件情况调整浸锌时间。镀件提出锌液前，应先清除锌液面上的浮灰和残渣，再慢速将已浸镀好的镀件提出锌液面，让镀件表面多余的锌液随其自然流入锌锅，并用工具（铁钩和竹扫帚）清除镀件表面的余锌和滴瘤，以保证镀件的外观质量，镀锌后的镀件，应立即进入冷却水槽，不得在锌锅上久停。其中镀锌液管理如下：a、锌液液面距离锌锅面50—100mm（防止下镀件时锌液外溢）。b、锌液要采用连续测温，并作好记录测温方法如图5所示:锌液测量，当锌液面在锌锅面100mm以下时，应对锌液进行测量，根据测量结果，计算加锌量，按锌量计算值加锌。测量方法如图6所示:c、锌渣厚应经常测量，如锌渣厚度超过100mm时,应即进行捞渣，测量方法如图7所示：在锌锅的纵向甲、乙、丙三点测量。在甲点上测量，先将测量杆烘干后，压到锅底，在ｃ处（即锌液面线）有一锌液痕迹，然后靠手感缓慢提升测量杆至较为结实处（即渣层），停下来测量出c处至液面距离（或做b处记号），继续靠手感缓慢提升测量杆至较松软处（锌液层），停下来测量出b至液面（或做ａ处记号），甲点测量完成。ba＝渣层厚，a至测量杆底＝锌液厚。乙、丙点与甲点同法便可。捞锌渣的方法有两种，一是人工捞渣，二是机械捞渣，两者均可达到捞锌渣目的。d、在用户需要或对锌液有疑问时，对锌液进行定量分析，主要分析其fe、ni、pb、al等元素的含量。吊工件下锅，下工件前必须把锅面锌灰扒净，然后徐徐下锅，视工件特点采用平吊或斜吊下锅，但斜吊下锅爆锌的程度较轻。工件必须全部浸入到锌液中，应注意工件穿挂情况，防止工件脱落沉浸在锌液锌渣中，如图8所示：浸渍过程中不断缓慢升降少许（抖动）改变工件各接触点的位置（镀管材更应这样），避免排气不良造成漏镀现象。工件按镀锌标准条件浸渍完成后起锅时，先缓慢拖动灰扒将镀件上在锅内锌浴面的锌灰扒净（不必把浴面上全部锌灰扒净）才能起吊，在起吊过程中，在工件附近有锌灰也应及时扒掉。料架以2米／分钟慢速起吊，并在过程中调整料架角度，直至工件已全部露出锌液后，用８米／分钟快速起吊，至工件全部离开锌锅后，快速用铁钩将挂架抖动（甩掉余锌）后速去冷却槽进行冷却，避免长时间空冷造成色差出现。此举有利加速由于与工件低温接触而凝固的凝锌熔解，部份扒灰可减少锌液面积氧化。吊架、吊钩起吊方法参考图9。浸镀时间和温度是镀锌生产的根本，决定了镀件外观质量和锌层附着性的好坏、镀锌层的均匀性、锌层厚度的高低、镀锌锌耗的大小、核心生产成本的高低。根据镀件材质和工件各部件最厚处厚度不同，镀锌时间有所差异，镀锌岗位人员须严格控制镀锌、浸锌时间。镀锌过程待助镀稳定后必须不断游动工件，促使冷工件周围低温凝锌区温度快速均匀回复至锌液工作温度，直至最厚处凝锌融化彻底，有助于减少工件表面凝锌融化时间，降低工件表面锌层附着量，降低锌耗。具体浸镀时间和温度如下：作为本实施例的优选方案，镀锌液中还添加有由锌、铝、镍、铋、稀土五元素多元合金以及含铝量为10％的锌铝合金和含镍量为2％的锌镍合金，每添加1吨锌，加入15～18公斤五元素多元合金；添加合金时，锌液温度控制在450±5℃，镀锌工作温度控制在430～440℃。根据当天需要添加锌锭数量，计算出当天需要添加的合金总量。添加时，将合金用料框盛放，置于距离锌锅底部1000mm处，前后左右来回运动，以保证合金在锌液中充分溶解，均匀分布。添加合金时，锌液温度控制在450±5℃。镀锌工作温度控制在430～440℃。锌液中所含合金比例的检测，取样：（1）锌液取样每月一次从锌锅中提取化验样本；（2）每个样本提取量由专用取样模具决定；（3）提取样本时，锌液温度应控制在440℃左右，按锌锅长度方向左、右位置，在锌锅锌液液面下300～500mm处提取两个样本。化验：（1）由镀锌车间取样，将提取样本编号后送交质管部；（2）化验由质管部负责，并将正式化验分析报告提供给技研部；（3）每月一次，对锌液成分比例（铝、铁、镍及其他杂质元素）进行定期化验。锌液成分控制比例如下表：元素名称设定值（%）铝al0.025～0.03铁fe＜0.03镍ni0.06～0.09作为本实施例的优选方案，无铬钝化液是用无铬钝化剂和清水按照1:20的比例配制而成，工作温度为自然室温，钝化时间为15-30秒。作为本实施例的优选方案，返镀酸洗液为稀盐酸水溶液，工作浓度：20～60g/l溶液，工作温度为常温，当溶液比重大于1.20g/cm3，浓度低于20g/l溶液时，启动计量泵，将含zncl2的酸洗液抽入助镀剂再生装置进行处理，经添加nh4cl水溶液，调整ph值达3～8，不断地补充消耗的助镀剂。如图2所示，一种用于铁塔构件的热镀系统，该系统包括：上料挂具，上料挂具用于悬挂镀件；按镀锌工艺流程设置的酸洗池、漂洗池、晾干间、镀锌锅炉、冷却池、钝化池，酸洗池、漂洗池、晾干间、镀锌锅炉、冷却池、钝化池上方铺设输送轨，上料挂具悬挂于输送轨上用于将镀件输送至各加工区域；如图3所示，镀锌锅炉包括隔热层1、锅炉本体2，锅炉本体2架设于隔热层1内，锅炉本体2下方作为燃烧室205，锅炉本体2内作为镀锌池206；锅炉本体2的锅底由拱形部201和水平部202组成，拱形部201位于锅底正中央，拱形部201四周为水平部202，拱形部201和水平部202的厚度均匀并保持一致，锅炉本体2的侧壁203设计有中空夹层204，中空夹层204上对流开设由入水口3和出水口4，拱形部201的面积超过锅炉本体2本体的一半，拱形部201的高度不超过锅炉本体2深度的一半。原理说明：如图4所示，由于使用的是拱形锅底+水平锅底的组合，因此在加热的时候锅炉内的上层和下层液同时升温，避免了传统锅炉底部先升温而顶部升温慢的问题，使得镀锌液的融化更快，其次在加入合金材料时，由于采用的是拱形锅底（中部）形成一股发散热流，使得加入的合金材料可以快速的均匀混合到镀锌液中，从而保证了镀锌质量。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。当前第1页12