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第一章 緒論 一、熱鍍鋅的簡介 熱鍍鋅（ Hot Zinc Plating Technics ），它是由熱鍍錫工藝發(fā)展而來，至今已跨入第四個世紀。至今為止，熱鍍鋅仍是鋼材防蝕方法中應用最普遍、最有效的工藝措施。在熱鍍鋅發(fā)展的三個世紀中，每個世紀的代表人物為：法國化學家馬羅英博士、法國巴黎市政工程師索里爾及波蘭杰出發(fā)明家和工程師森吉米爾。他們對鋼鐵的熱鍍鋅進行了開創(chuàng)性的實驗并發(fā)明了和建成了工業(yè)性熱鍍鋅生產(chǎn)線，開創(chuàng)了連續(xù)、高速、高質(zhì)量熱鍍鋅的新紀元。 我國學者在總結前人的經(jīng)驗基礎上，認識到熱鍍鋅對國民經(jīng)濟發(fā)展的重要作用。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中，研究金屬腐蝕問題具有十分重要的意義和作用。我們選擇鋅為金屬材料防腐蝕所具備的條件是：第一，我國含鉛量豐富，便于取材。第二，鋅具有良好的防腐性能。第三，鋅產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物體積膨脹，可以將鍍鋅層因腐蝕出現(xiàn)的間隙愈合，從而在一定程度上能減緩電化學腐蝕的進一步發(fā)展。第四，鍍鋅層經(jīng)過鉻酸鹽鈍化后形成多種色彩鈍化膜，不僅外觀漂亮，而且還能還能提高耐水蒸氣腐蝕的性能。因此，鋅作為鋼鐵基體的保護層，不但可以提供陰極保護，而且一旦發(fā)生腐蝕，其腐蝕速度還較慢。經(jīng)過鈍化處理的鍍鋅層的耐腐蝕性能還可以大大提高。這就是為何用鋅作為鋼鐵保護層的原因。 熱鍍鋅工藝與其他金屬防腐蝕方法相比，在鍍層電化學保護性、鍍層致密性、鍍層耐久性、鍍層免維護性、鍍層與基體結合力、鍍層經(jīng)濟性以及熱鍍工藝對鋼件形狀、尺寸的適應性、生產(chǎn)的高效性方面具有其他工藝無法比擬、得天獨厚的優(yōu)勢。拒日本鍍鋅協(xié)會長達10年的大氣暴露實驗表明：鍍層厚度為86微米的熱鍍鋅層在重工業(yè)海洋郊外和城市地帶的耐用年限分別為13、50、104、30年。一般而言，上鋅量為600克每平方米的鍍鋅層，其免維護的使用壽命為20-50年，對于建筑用基板不鍍鋅的彩板，其使用命為3-5年，而基板鍍鋅的彩板其使用壽命可達20-30年。據(jù)調(diào)查，熱鍍鋅的成本遠低于油漆。因此，熱鍍鋅有很大的現(xiàn)實意義，這就是我國大興鍍鋅業(yè)的原因。 二、國內(nèi)熱鍍鋅種類及其技術進展 (一) 國內(nèi)鋼板熱鍍鋅現(xiàn)狀及其發(fā)展 鍍鋅鋼板廣泛地用于輕工、家電、汽車和建筑行業(yè)。長期以來我國鍍鋅板一直屬于短線產(chǎn)品，多年來我國鍍鋅板的自給率約為50%，每年需要大量進口。近年來，帶鋼鍍鋅技術的發(fā)展和動態(tài)主要集中在汽車用板，熱軋帶鋼熱鍍鋅和高耐蝕性熱鍍鋅板三個方面。高表面質(zhì)量是汽車面板所必須具備的基本條件，鍍層表面質(zhì)量與薄板表面粗糙度、清潔度、帶鋼化學成分及其沖壓成型性有直接的關系，同時熱鍍工藝、鋅液成分、熱鍍設備也是影響鋅層表面質(zhì)量的重要因素。 鋅液中的鋅渣是影響鍍鋅表面質(zhì)量的最重要因素，在現(xiàn)代化生產(chǎn)線中，已用陶瓷內(nèi)襯鍋取代鐵鋅鍋，可以有效地減少鋅渣鍍鋅板表面質(zhì)量的影響。此外，美麗的鋅花是傳統(tǒng)熱鍍鋅板典型的特征，由此獲得用戶的青睞，具有一定的商業(yè)價值。但是研究表明鋅花表面的不平整性，鍍層中的鉛含量會影響鍍層板在后續(xù)加工中的加工性能、涂裝性和使用中的耐蝕性。鋅花尺寸隨鉛含量的減少而減小，開裂率和腐蝕率也分別大大降低。目前，新建鍍鋅生產(chǎn)線均采用無鉛鍍鋅工藝，無鉛鍍鋅已成為當前熱鍍鋅發(fā)展的趨勢。 (二) 熱軋帶鋼熱鍍鋅 近年來，由于薄板坯連鑄連軋技術的不斷進步，鋼材冶金性能得以改進，熱軋帶鋼的質(zhì)量不斷提高，熱軋板厚度不斷減薄，因此熱軋鍍鋅板可以部分取代冷軋鍍鋅板，用于對表面質(zhì)量和沖壓性能不太高的地方，就鍍層結構和鍍層重量而言，熱軋鍍鋅板可與冷軋鍍鋅板相比；另一方面，熱軋鍍鋅板仍可用于厚鋼板的產(chǎn)品，例如：車輛用梁、加強板、支座等。 熱軋帶鋼鍍鋅與冷軋帶鋼相比不需進行高溫退火和鍍前冷卻，對中等寬度帶鋼可采用適應性好的感應加熱。因此可節(jié)約大量能源和降低生產(chǎn)成本。90年代中期，奧鋼聯(lián)開發(fā)出兩種熱軋帶鋼鍍鋅工藝：1.寬帶鋼酸洗鍍鋅聯(lián)合生產(chǎn)線。2.窄帶鋼與中等寬度帶鋼生產(chǎn)線。由于熱軋鍍鋅板的低成本，其市場前景非常廣闊。 (三) 結構鋼熱鍍鋅 鍍鋅結構鋼的確切含義應為鍍鋅型鋼及其構造物。鍍鋅結構鋼廣泛地用于國民經(jīng)濟基礎產(chǎn)業(yè)。以前我國大陸熱鍍鋅結構鋼一直以電力鐵塔類生產(chǎn)為主，現(xiàn)在鍍件品種擴展到各類鐵塔、道路燈桿、標示牌、電纜橋架、冷卻塔、建筑用輕鋼龍骨、法蘭等。目前我國有結構鋼鍍鋅廠150-200家，估計2006年鍍鋅產(chǎn)量會大幅度提高。 熱鍍鋅鋅鍋大型化和新型高效鈍化劑的應用是近年結構鋼熱鍍鋅最活躍的應用課題。隨著我國鋼鐵行業(yè)連鑄比的逐年提高，硅鎮(zhèn)靜鋼在結構鋼鍍鋅中的比例越來越高。此外，合理地使用鋅鋁、鋅鎳合金和其他有關合金，同時對熱鍍工藝進行適當調(diào)整，可以獲得較好的效果。其工藝要點是：采用低溫鍍鋅，減少浸鋅時間，控制起吊速度，加快鍍后冷卻速度。鋅鍋大型化已成為結構鋼鍍鋅的一種趨勢，為了滿足大型鍍件的需要，為了在工藝上實現(xiàn)低溫鍍鋅，為了提高鍍件表面質(zhì)量必須使用大容量的鋅鍋，鋅鍋的深度一般為2.5-3.2米。傳統(tǒng)的鍍鋅鈍化劑是采用鉻酸或鉻酸鹽，鈍化后需水洗，在水洗時大量的鉻離子進入冷卻液，既影響鈍化質(zhì)量又污染水質(zhì)，目前正將板管用涂敷型鉻酸鹽鈍化劑用于結構件鍍鋅中，其特點是高效、免水洗、無排放。 三、鍍鋅鋼管的前景 關于鍍鋅焊管的市場前景一直是熱鍍行業(yè)內(nèi)最有爭議的熱點問題。鍍鋅鋼管產(chǎn)量受到以下兩方面因素的影響：一方面，多年來我國鍍鋅鋼管品種單一，一直以水煤氣輸送管為主，而鍍鋅水煤氣管的產(chǎn)量逐年下降；另一方面，近年來鍍鋅焊管在許多領域內(nèi)取代了無縫管。事實上，符合標準的熱鍍鋅鋼管的正常使用壽命長達數(shù)十年，鍍鋅鋼管對人體是安全的，用于熱水的鍍鋅鋼管的水垢對人體也是無害的。因此鍍鋅鋼管在各類硬、軟水中有足夠的耐蝕性、穩(wěn)定性、安全性，目前在大部分地區(qū)鍍鋅鋼管仍是供水的主導產(chǎn)品。 鍍鋅焊管具有價格便宜耐蝕性好的優(yōu)點。近年來已廣泛用于石油套管、腳手架管、電纜套、農(nóng)用噴灌管、消防管、建筑用空間網(wǎng)架結構管、液體輸送管、城市燈塔用管、機械管、家俱管等，此外國民經(jīng)濟基礎建設的飛速發(fā)展加大了對鍍鋅鋼管的需求，近年我國鍍鋅鋼管出口量增加也是原因之一，總之鍍鋅鋼管的發(fā)展前景十分廣闊。 四、本課題來源于呼英俊副教授科研項目八寸以下鋼管熱浸鍍鋅自動生產(chǎn)線設備設計 (一)主要設計內(nèi)容：八寸以下鋼管熱浸鍍鋅自動生產(chǎn)線設備設計。完成鍍鋅機橫移機設計裝配圖，零件的計算，強度和剛度校核，繪圖等工作。 (二)技術要求： 鋼管的公稱通徑： 1/2〞～8〞 鋼管的長度： 5.8—6.2米（或用戶訂貨要求） 鋼管壁厚： 1.5—5毫米（內(nèi)含非標規(guī)格） 五、選題依據(jù)及研究意義 金屬材料在工農(nóng)業(yè)上用的最多的是鋼鐵材料。但鋼鐵材料耐腐蝕性能比較差。熱鍍鋅是防止鋼鐵生銹的一種方法，是公認的高性價比鋼鐵制品防護方法。 熱鍍鋅發(fā)明于18世紀中葉，它是由熱鍍錫工藝發(fā)展而來，至今已跨入第四個世紀。至今為止，熱鍍鋅仍是鋼材防蝕方法中應用最普遍、最有效的工藝措施。 熱鍍鋅工藝與其他金屬防腐蝕方法相比，在鍍層電化學保護性、鍍層致密性、鍍層耐久性、鍍層免維護性、鍍層與基體結合力、鍍層經(jīng)濟性以及熱鍍工藝對鋼件形狀、尺寸的適應性、生產(chǎn)的高效性方面具有其他工藝無法比擬、得天獨厚的優(yōu)勢。 焊接鋼管的熱鍍鋅技術國外在六、七十年代已經(jīng)得到比較廣泛的應用。由于鋅層能夠保護鋼基體不受腐蝕，鍍鋅管比未鍍鋅的黑管壽命可延長十幾倍，因而，已廣泛用于鋼鐵的保護。如用于建筑、石油、化工、造船和電力等領域。 可見，研究與解決金屬腐蝕問題在發(fā)展經(jīng)濟、節(jié)約能源、防止污染、保證人與自然協(xié)調(diào)共存等方面都有十分重要的意義和作用。因此，本課程設計符合市場及技術經(jīng)濟的需求，對我國工業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。 鋼管熱鍍鋅生產(chǎn)線的設計作為畢業(yè)設計課題，其覆蓋面較廣，涉及到機、電、氣、制冷等一體化技術以及專業(yè)課程等知識，在這個過程中，我們不但能提高自己的繪圖能力，也可以提高我們的分析能力和解決實際問題的能力。 第二章 總體設計 第一節(jié) 工藝方案設計 一、整體設計題目：八寸以下鋼管熱浸鍍鋅自動生產(chǎn)線設備設計 二、設計內(nèi)容及要求： （一）設計內(nèi)容 1.完成鍍鋅機烘干室橫移機裝配圖一張A0紙。 2.完成鍍鋅機烘干室橫移機主要零件圖兩張A0圖紙以上。 3.完成鍍鋅機自動生產(chǎn)線及引出及設計說明書20000萬字以上。 4.完成相關資料翻譯40000漢字以上。 5.完成畢業(yè)實習報告2500漢字以上。 6.完成鋼管熱浸鍍鋅自動生產(chǎn)線工藝路線圖。 （二） 設計要求 要求能夠綜合運用所學知識，獨立完成任務書所要求的設計問題；能獨立進行設計分析、計算及技術報告的完成；圖紙必須符合制圖規(guī)范。應用計算機繪制設計圖紙，備份一份電子文檔，交圖時同時交電子文檔；學習有關技術方針政策，樹立正確的設計思想和求實的作風及工程技術的全局觀點、生產(chǎn)觀點、經(jīng)濟觀點；掌握工程技術和科學研究的基本方法，學會調(diào)查研究、查閱技術文獻、資料、手冊、工具書等。 第二節(jié) 工藝流程 八寸以下鋼管熱浸鍍鋅自動生產(chǎn)線設備設計包括：工件運輸、檢驗、酸洗、清水洗、涂溶劑、烘干、熱浸鋅、引出外吹、內(nèi)吹、冷卻、鈍化、檢驗、打印、包裝、入庫。其中幾個重要工序為酸洗，涂溶劑，熱浸鋅。 工藝流程圖如圖2-1： 工件運輸 檢驗 酸洗▲ 清水洗 涂溶劑▲ 烘干 熱浸鋅★ 引出外吹 內(nèi)吹 冷卻 檢驗 鈍化★ 打印 包裝 入庫 圖2-1 工藝流程圖 其中：▲—關鍵工序 ★—特殊工序 一、鋼管的尺寸及技術條件 (一)鋼管的公稱通徑：1/2”—6” (二)鋼管的長度：　　5.8—6.3米（或擁護定貨要求） (三)鋼管壁厚： 1.5—5毫米（內(nèi)含非標規(guī)格） (四)鋼管鋼材的化學成分應符合GB700—88標準規(guī)定的1、2號和3號乙類鋼制造或符合JISG3132中規(guī)定的第一種SPHT2鋼的要求。 (五)焊接鋼管標準應GB3092—93，《低壓流體輸送用焊接鋼管》規(guī)定的標準，或符合BS1387—85，ASTM、A53標準的有關規(guī)定。 (六)鋼管內(nèi)外表面不得涂有漆類、油類；不得沾有泥土、雜物、標志等有礙酸洗、清洗及鍍鋅的物質(zhì)。 (七)鋼管在鍍鋅前必須經(jīng)過矯直機矯直，充分釋放鋼管在成形及焊接過程中產(chǎn)生的內(nèi)應力。否則在鍍鋅過程中產(chǎn)生永久的彎曲變形，影響質(zhì)量和設備的正常運轉生產(chǎn)。 (八)每捆鋼管需附有標單，其上應著名規(guī)格重量支數(shù)，如有特殊要求，應還注明熔煉號和詳細說明。 二、鋼管的運輸 (一)鋼管運輸裝車時，沒捆管之間要有間隔，以便于吊裝卸車，且每車不能裝載過多（特別是薄壁鋼管）一面壓扁鋼材。 (二)吊裝時要防止吊彎、撞彎鋼管，吊具要使用吊帶吊裝， (三)對方要整齊，拜訪平穩(wěn)，特別是薄壁鋼管，防止相互隔扁。 (四)不要在酸洗車間存放過多的鋼管或長時間不鍍的鋼管，以免酸霧或沾有酸液的吊具侵蝕鋼管表面。 (五)運料的出入庫單要交接及時，內(nèi)容要與實物一致。 (六)檢查質(zhì)量及核實數(shù)據(jù)是否與實物一致。 三、鋼管的脫脂 (一)焊接鋼管由于更換軋輥規(guī)格、維修或吊裝等原因，使剛光表面沾有油脂或潤滑油，此時必須要進行脫脂處理。 (二)堿溶液法脫脂 溶液成分為 氫氧化鈉（NAOH） 150—200克/升 水玻璃 40—50克/升 溶液溫度 70—80℃ 脫脂時間 視程度 鋼管在溶液內(nèi)要勤翻動，并不斷用蒸汽加熱溶液增加脫脂速度和使油脂稀釋脫離鋼管。 (三)用市售的脫脂清洗脫脂處理（使用方法根據(jù)產(chǎn)品說明） (四)要對漂浮在溶液表面的污物進行打撈處理，以免鋼管在離開液體表面時再次被污染。 (五)經(jīng)過溶液脫脂處理的鋼管，控干溶液后，要進行熱水漂洗（這個工序很重要，如果剛光表面沾的是潤滑油而不是油脂，這樣情況下可以用熱水漂洗處理就能解決），漂洗水的溫度在80℃以上，脫脂槽內(nèi)設有蒸汽排放管和壓縮空氣排放管，放氣沖刷，目的是使殘留的堿液和污物清洗掉，并使稀釋后的油脂脫離鋼管表面，并減少酸洗處理時的酸、堿中和產(chǎn)生的酸耗。 四、鋼管酸洗 (一)采用鹽酸（HCL）酸洗 配置含量為15—18%濃度的酸洗液（或濃度100—170克的稀鹽酸）。首先將清水放入酸洗槽中，然后加入足量的鹽酸；往水中放入鹽酸時，一定要把放酸的膠管插入水中，防止鹽酸氣體揮發(fā)，污染空氣。 (二)當酸液中的鹽酸的含量低于100克/升時，可加入新鹽酸進行調(diào)配，以保證酸洗速度。 (三)酸洗液的溫度一般保持在常溫下即可，冬季可以適當?shù)募訙?，溫度保持?5—35℃范圍內(nèi)，鹽酸酸液不宜加高溫度，而宜增加其濃度為宜；酸液溫度應使用究竟溫度計在酸洗槽中進行測量。 (四)酸洗時間可根據(jù)鋼管的銹蝕程度、酸液濃度、溫度等情況決定；一般酸洗時間應在15-30分鐘內(nèi)，但鋼管最長在酸洗液中浸泡時間不得超過1。5小時（使用廢酸液預酸洗除外）。 (五)酸液中氯化鐵（鐵鹽）含量最多不得超過200克/升，當鐵鹽含量接近200克/升時，應停止往酸液槽中加入新酸，要對酸液進行澄清處理后，加入新的鹽酸繼續(xù)使用。 (六)當鐵鹽超過200克/升時，就用考慮拋棄酸洗槽中的酸頁或放入備用槽中，清洗回鍍管，及預酸洗鋼管，排放時鹽酸的濃度應低于20克/升。 (七)雨季或空氣濕度大時，可能會產(chǎn)生酸霧，惡化空氣環(huán)境，要考慮加入酸霧抑制劑（泡沫劑十二烷基硫酸鈉）抑制酸霧或使用茶硫酸甲醛縮合物封閉酸液面。 (八)為防止鋼管局部欠酸洗，增加酸洗速度，要在酸洗期間勤翻動鋼管，使之產(chǎn)生摩擦，多接觸酸液，酸洗后的鋼管表面應呈銀亮色。 (九)酸洗后的鋼管，在吊離酸洗槽前一定要把殘留的酸液控干凈后，才可吊離酸洗槽，以免浪費鹽酸。 (十)酸洗工要與化驗員密切配合，掌握各酸洗槽酸液的濃度、鐵鹽含量，及時按要求調(diào)整配比，每槽酸液最少每天要化驗一次。 (十一)化驗員要認真做好化驗工作，對每槽酸液的濃度、比重、鐵鹽含量等做好化驗，記錄，及時報給酸洗工。 (十二)應設置一個廢酸液酸洗槽，用來對銹蝕嚴重，銹蝕不均的鋼管進行預酸洗和洗回鍍管。 (十三)對于那些不是因為沒有酸洗干凈的剛光和在鋅液面被是燒壞溶劑的剛光而產(chǎn)生的回鍍管，一般來說不用再次酸洗，而浸在溶劑中，再行回鍍。 (十四)當酸液中的鐵鹽含量達到或超過200克/升時，就要排放舊酸液，舊酸液排放干凈后，要用清水清洗槽的側壁及地步的沉淀物，清洗干凈后，再配置新的酸液。 五、清水漂洗 (一)清水洗的目的是洗掉沾在鋼管上的鐵鹽和沒有控凈的酸液，并有在清水槽中儲存酸洗過的鋼管的作用。 (二)要不間斷的往清水洗槽中放水，以達到漂洗的目的，鋼管在清水槽中不能露出水面接觸空氣，以防止鐵基體被氧化。 (三)清水槽中可以短時間儲存酸洗后需涂溶劑的鋼管，但儲存時間過長可能再次氧化生銹。 (四)清水洗后的鋼管盡可能不裸露在空氣中，防止氧化，但在進入溶劑槽前應控凈水份防止沖淡溶劑濃度。 六、涂溶劑 (一)涂溶劑的目的： A：防止在烘干過程中鐵基體接觸空氣而再次氧化生銹。 B：清除掉鋼管表面上殘留的鹽酸及其他污物。 C：使鋼管表面的鐵基體與鋅液更快的形成合金。 (二)溶劑的成分和配比： 氯化鋅 （ZNCL2） 500—800克升 氯化銨 （NH4CL） 80—120克/升 比 重 D=1。3—1。6 溫 度 T=50—60℃ 鐵鹽含量 <25克/升 浸 泡 5—10分鐘 (三)溶劑在使用過程中鐵鹽含量和雜志會越來越多，為保證鍍鋅質(zhì)量和減少產(chǎn)生鋅渣每班必須要對溶劑槽中的溶劑進行過濾，下班前要用清水一次過濾袋（或根據(jù)過濾器的產(chǎn)品說明進行操作）。 (四)清水洗后的鋼管要把水盡可能的控干凈后再放入溶劑槽，以免殘留的水沖淡溶劑，造成漏鍍。 (五)成捆的鋼管涂溶劑，要使鋼管全部浸入溶劑內(nèi)，并至少要有2-3次翻動，保證鋼管的內(nèi)、外表面全部沾上溶劑。 (六)當溶劑的濃度比重小于D〈1.3時，就要往溶劑槽內(nèi)按比例拖放氯化鋅和氯化銨；一般在施放氯化鋅和氯化銨時候盡可能時間選在撈渣和設備維修時間，因為我們施放的氯化鋅和氯化銨是固體顆粒。在沒有完全溶解時候，被鋼管帶入鋅液內(nèi)，這些小顆粒會造成鋼管表面出現(xiàn)小黑斑漏鍍。 (七)為提高溶劑的活化能力和更好的清潔鋼管表面，溶劑要加溫50—60℃，另外加溫也可使鋼管帶進溶劑內(nèi)的水蒸發(fā)掉，加溫要使用紫銅管制成蛇形狀間接加熱，千萬不要用蒸汽管噴吹溶劑加熱，冷凝水會沖淡溶劑。 (八)每隔一段時間要往溶劑槽內(nèi)加一點從滾道上鋼管滴下的鋅片，以中和溶劑槽內(nèi)由于沒有控凈而帶進的酸液，但千萬不要往溶劑槽內(nèi)釋放鋅灰，鋅粉等小顆粒物質(zhì)，以免顆粒黏附而造成漏鍍。 (九)由于溶劑的清洗作用和鋼管的黏附而帶進溶劑槽內(nèi)的鐵鹽，在生產(chǎn)過程中溶劑槽內(nèi)的鐵鹽會越來越多，這樣會惡化溶劑的作用。產(chǎn)生過多的鋅渣和造成剛光漏鋼，這樣必須要除去鐵鹽。簡單的去除鐵鹽的方法是往溶劑槽內(nèi)加入強氧化劑，使鐵鹽氧化成氧化鐵沉淀排掉，強氧化劑可使用：高錳酸鉀，雙氧水等，每一到兩個月可往槽內(nèi)釋放5—10公斤，高錳酸鉀或雙氧水。 (十)在每隔兩到三個月的撈渣或大修設備時，把溶劑經(jīng)過氧化劑處理沉淀5—6小時后，把槽內(nèi)上部溶劑排入一個空槽內(nèi)，底部的沉淀物及吸附在側壁的鐵鹽和污物用清水洗凈排放掉，再把溶劑抽回槽內(nèi)使用，這樣就可以使溶劑再生利用。 (十一)涂過溶劑的鋼管在吊離溶劑槽前一定要把鋼管內(nèi)，外的余液控凈，減少浪費，降低成本。 七、涂溶劑后的鋼管控干和烘干 (一)把涂過溶劑后的鋼管水平放置在烘干前臺架上，排放整齊，挑出局部沒有酸洗凈帶銹的鋼管，挑出開縫管，接頭等不合格的鋼管。 (二)要把明顯彎曲的鋼管挑出進行回修后再放回平臺烘干。 (三)烘干鏈條每擋1/2”—11/4”鋼管放兩條，其余規(guī)格放一條，用調(diào)節(jié)板調(diào)好尺寸。 (四)對在臺架上鋼管控出的溶劑要收集起來，經(jīng)過濾后放回溶劑池。 (五)烘干室前臺架不宜過多存放涂過溶劑的鋼管，因為過多的存放鋼管會因溶劑稀潮而產(chǎn)生漏鋼。 (六)烘干爐內(nèi)溫度保持在100—140℃范圍內(nèi)，以各規(guī)格鋼管進入鋅液時不產(chǎn)生崩爆而又不過燒為準，在溶劑不過燒的情況下，溫度應盡量取上限，這樣可節(jié)省鋅液的熱量，當烘干室溫度低時，可開動循環(huán)熱風風機增溫。 (七)設備停止生產(chǎn)時，烘干室內(nèi)盡可能不要存放鋼管，長時間存放可能會燒壞溶劑層。 八、鋼管鍍鋅 (一)烘干后的鋼管經(jīng)過機器運轉，進入鋅液，鋼管在鋅液中排放管內(nèi)的氣體，經(jīng)過一定的浸漬時間，形成牢固的鋅鐵合金層，再經(jīng)過提升，引出就完成了鋼管鍍鋅。 (二)在正常情況下，鋅液溫度應保持在450℃（+5℃或-5℃） 最高鋅液溫度 〈 465℃ 最低鋅液溫度 〉443℃ (三)為改善鋅層韌性及鋅液流動性和光亮度，鋅液中的含鋁量應保持0。2—0。3%之間。鋅液中加鋁要以鋅鋁合金的形式加入（ZN90%，AL10%或ZN80%，AL20%）。 (四)鋼管的引出速度： 0。65—1。2米/秒 (五)外吹使用壓力： 1。5—3 kg/cm2 動力使用壓力： 4—6 kg/cm2 (六)內(nèi)吹使用壓力： 5—8 kg/cm2 內(nèi)吹使用溫度： 170—200℃ (七)內(nèi)吹時間參考下表： 規(guī)格 內(nèi)吹時間（秒） 1/2”----1” 0.3--------1.5 11/4”----11/2” 1---------3 2”------21/2 1-------1.4 3” 2--------6 4”------6” 3--------8 最終目的使鋼管內(nèi)壁吹凈余鋅，而又不浪費蒸汽。 (八)冷卻水溫度： 規(guī)格 溫度 1/2”------11/2” 70------80℃ 2”-------3” 50-------60℃ 4”--------6” 40-------50℃ (九)往鋅液中加鋅塊時要分多次添加，不要一次集中添加，以保證鋅液的溫度和設備的正常運轉，同時保證正常鋅液面高（正常鋅液面為距鋅鍋沿下120—150mm范圍）。 (十)對于往鋅液中投放鋅鋁合金，一般是每下一噸就要投相配量的鋅鋁合金，以保證鋅液的含鋁量在0。2—0。3%之間，但根據(jù)實際生產(chǎn)需要，客戶要求，鋅鋁合金的含量隨時進行調(diào)整，以保證滿意的鋅層質(zhì)量。 (十一)鍍鋅生產(chǎn)過程中，在鋅液面產(chǎn)生的鋅灰，不要產(chǎn)生很多時才清除。撈灰時候要盡量把塊狀的鋅灰打碎，并把碎灰多次倒騰，以把鋅灰中所含的鋅顆粒用液鋅熔化掉，撈起的鋅灰要盡可能把金屬鋅液控凈，減少鋅耗。 (十二)鍍鋅應每周化驗一次（有條件的）：測量鋁，鐵的含量，鋁的含量保持在0。2~0。3%之間，鐵含量應低于0。08%，超過時可利用降溫制度（凝結）和撈渣調(diào)整。 (十三)漏鋼的幾種現(xiàn)象及解決方法： A鍍鋅管表面有大片的鐵銹物，為欠酸洗或鋼管銹蝕不均勻不能正常酸洗。解決辦法，繼續(xù)酸洗凈后在鍍鋅。 B鍍鋅管表面有點狀黑斑或有放射的點狀黑影，為溶劑顆粒，鐵鹽顆粒等在鋅液內(nèi)燒焦的殘留物，可以經(jīng)過溶劑浸泡后在鍍鋅。 C鍍鋅管表面有大片的黑色物質(zhì)，為溶劑在鋅液表面被燒焦的殘留物。解決辦法：繼續(xù)酸洗干凈后在鍍鋅。 D鍍鋅管表面漏鋼處呈灰白色，沒有純鋅層。 一般情況是： （1） 鋅液溫度低 （2） 溶劑溫度低 （3） 溶劑后存放時間長溶劑細潮 （4） 沒有烘干等 以上情況根據(jù)現(xiàn)場實際采取相對應辦法解決。 (十四)對于回鍍的鋼管應使鋅液溫度稍高一點。浸鋅時間稍長一點為益。 (十五)鋅鍋里鋅渣太多時，容易把鋅鍋燒壞并且是鋼管表面變得很粗糙，在正常生產(chǎn)中每生產(chǎn)1000T左右的鍍鋅鋼管就應該撈渣一次。 (十六)當用撈渣機撈渣時，要從鋅鍋的一端一次次的往另一端撈，撈過一便后，應該停止1~2小時，待懸浮的鋅渣沉淀后，再撈一遍。 (十七)當撈渣機的撈渣斗離開鋅液面時候，要在鋅液面停留2~3分鐘，以使渣內(nèi)殘留的鋅液留出來。 (十八)鋅渣到出后，要把鋅渣切成若干小塊，以便運輸儲存等。 (十九)控制室操作員在開機前要認真檢查設備各個信號的發(fā)生情況，確認沒有故障后開機，開機最少按2次鈴，每次間隔30秒。 (二十)設備運轉后要密切觀察設備的運轉以及鋼管的運動情況，發(fā)生故障即使停機處理。 (二十一)不生產(chǎn)或者停機時候，應該把緊急停機按紐按下，以確保萬無一失。 (二十二)操作員在沒有特殊情況下，絕對不能開機后離開控制室。 (二十三)在生產(chǎn)中因故停機時候，且不能在20分鐘以內(nèi)再次開機，應該立即通知司爐工減小加熱，以免鋅鍋過熱。 (二十四)在開始生產(chǎn)前15分鐘，司爐工應適當提高火焰溫度，以減少溫度慣性。 (二十五)爐前工要認真觀察鋼管在各個位的運轉情況，發(fā)生事故及時處理。 (二十六)爐前工在生產(chǎn)過程中，要隨時觀察鋼管的鍍鋅質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量有變化要及時解決，減少回鍍管，注意鋅液的溫度變化和外吹風壓，要隨時調(diào)整。 (二十七)鍍鋅產(chǎn)品的副產(chǎn)品 1.鋅灰：鋅液表面形成的氧化鋅，氯化物及其一些氯化物的混合物稱為鋅灰，顏色為棕黃色，一般在鋅灰中含鋅60%左右，生成量越為20kg/t管。 2.鋅粉：鋼管內(nèi)壁多余的鋅液經(jīng)高壓過熱蒸汽噴吹以后形成鋅粉，生成量越為10kg/t管。 3.鋅渣：沉在鍋底的鋅鐵合金，鋅渣中含鐵4%，含鋅約為95%左右，生成量約為10kg/t管。 4.為減少鋅耗，降低成本，對以上副產(chǎn)品要認真管理。 A：對撈出的鋅灰除在打撈時注意控凈鋅液外，要及時檢出內(nèi)含的小鋅片，鋅?；蛴煤Y子進行篩選，并注意防潮防氧化。 B：鋅粉特別容易吸潮而氧化，燃燒，要有專人及時對除塵器進行清理，鋅粉要裝袋或者裝在鐵桶內(nèi)，不要大批量堆放在一起，防止氧化反應熱散發(fā)不出來而自燃，對比較潮濕的鋅粉要放在干燥處晾曬一下再裝袋。 C：鋅渣內(nèi)含有很多金屬鋅，鋅渣在沒有完全凝固時候要留出一些純鋅，要把這些純鋅收集起來，放回鋅鍋熔化。 九、鍍鋅鋼管的鈍化 (一)鍍鋅鋼管鈍化的目的 A改善鍍鋅層表面的耐蝕能力 B產(chǎn)生鍍鋅層表面鈍化膜的光澤 C防止產(chǎn)生白銹 (二)鈍化液的配比 重鉻酸鈉（NA2CR272H2O） 3 - 4克/升水 硫酸 （H2SO4） 0.5 - 0.6克/升水 硫酸亞鐵（FESO4） 0.2 – 0.5克/升水 溫度 〈 70℃ 鈍化時間 10 - 30秒 (三)鈍化以后要進行清水漂洗，洗出多余的鈍化液，漂洗的溫度保持在50~60℃范圍內(nèi)。 (四)鈍化液和漂洗水要經(jīng)過處理才能排放掉。 十、鍍鋅管的檢驗 (一)成品鍍鋅管必須按定單所指定的標準及要求逐根檢驗。 (二)檢查鍍鋅管外表面內(nèi)表面有無漏鍍，劃痕，鋅瘤及外吹的光潔度，內(nèi)吹光潔度等質(zhì)量問題，如連續(xù)發(fā)現(xiàn)幾條鋼管都有上述問題，就應分析原因，及時解決。 (三)檢驗出的成品回鍍，廢品要嚴格區(qū)分開，特別是回鍍管一定要在下班前回鍍完，鍍回鍍管時，鋅液溫度要比正常溫度稍高一些，速度慢一些，外吹風壓大一些。 (四)車間檢驗員要配合化驗員，對鍍鋅管的鋅層進行物理和化學檢驗，檢驗結果要認真填寫報告單，以便分析參考。 (五)對熱鍍鋅管成品可參考下列標準進行檢驗。 A．GB/T3091-93〈低壓流體輸送用鍍鋅焊接鋼管〉 B．BS1387-85〈鋼管和管件規(guī)范〉 (六)鍍鋅鋼管須打印標記時，打印出的字跡要清楚，打印機要干凈，輸送速度不要太快，打印機汽缸拉力不要過大，只要自己全而清楚就可以了。 (七)打印環(huán)狀色帶時，印出的色帶要均勻，邊界要非常整齊，不要把油墨污染到鋼管上。 (八)吊運已鍍鋅的鋼管，吊帶一定要干凈，不能與吊黑管吊具混用。 十一、鍍鋅陸司爐工操作規(guī)程 (一)冷狀態(tài)的鍍鋅爐加溫，在按要求裝滿鋅塊后，根據(jù)設備要求的加溫曲線進行加溫升溫，不許使溫度忽高忽低，更不許把鋅爐溫度提高到很高時再滅火降溫。 (二)在任何情況下，鋅爐溫度在遠離燒咀的熱電偶測量值都不許超過150℃，溫度超多可引起熱風機損壞。 (三)在任何情況下，鋅液溫度決不能超過465℃，合理的鍍鋅溫度應保持在450℃范圍內(nèi)，一般情況下鍍鋅管的鋅層達到標準且外觀又符合要求時，鋅液溫度盡可能取下限。 (四)司爐工要經(jīng)常觀察噴油咀的火焰燃燒情況，應使火眼保持最佳燃燒狀態(tài)，燃油燒咀為比例低壓燒咀，在正常燃燒情況下，助燃風應盡可能加大，促使燃料油全燃燒。 (五)司爐工要經(jīng)常通過窺火孔觀察爐內(nèi)墻壁的結構情況，發(fā)現(xiàn)異常要及時采取措施處理。 (六)燃料重油噴咀前的油溫為100~130℃，油壓為2~3.5fg/cm2，當燃燒情況不好時，首先要看油壓，游溫和風壓是否有問題，調(diào)整好以后再點火。 (七)當噴油咀火眼熄滅時，要立即關閉油閥，否則易引起爐內(nèi)油蒸汽爆炸，發(fā)生事故。 (八)在正常鍍鋅時，司爐工調(diào)整溫度要考慮溫度升降的慣性，要提前加溫或降溫，以保證鋅液的恒溫。 (九)爐下操作室內(nèi)要保持衛(wèi)生清潔，嚴禁地面上存有油污及棉紗等雜物，以免發(fā)生火災。 (十)每個司爐工都要學會使用二氧化碳滅火器和泡沫滅火器，懂得滅火常識，滅火器具任何人不可擅自使用。 十二、儲油罐操作規(guī)程 (一)對于新購進的油，先要卸入卸油槽內(nèi)，每次卸車時都必須檢查油品質(zhì)量，有無異味，雜志多少，含水量多少等，詢問供油商是否來油與罐內(nèi)的油質(zhì)相同，對不同的油品不能混合在一起，必須經(jīng)檢驗認為各種指標與罐內(nèi)油品相同后才能混合使用，防止發(fā)生化學反映，嚴禁煤焦油混入油罐。 (二)卸入卸油槽內(nèi)的油經(jīng)初步過濾后，泵入存油罐內(nèi)，脫水精華，泵油前先對過濾器加溫，泵前后進行掃線家蚊，徹底掃通后，方可啟動油泵。 (三)泵完油后，要對過濾器及管線進行徹底掃線后關緊節(jié)門，以備下次使用。 (四)儲存的重油溫度用保持在60~70℃范圍內(nèi)。 (五)儲油罐儲油不能裝的太滿，防止加熱后膨脹而冒罐，一般裝滿系數(shù)控制在85%左右或距離罐頂1~1.2米。 (六)對于新購進的油在泵入油罐后要每隔2小時放一次水，直至水放凈為止，排水時管理員不得離開排水閥，以免發(fā)生跑油事故，對排水時帶出的油流進溢水池后提要及時撈出放入卸油槽濾網(wǎng)內(nèi)。 (七)定時檢查油泵房設備，油罐及油管路，節(jié)門等的完好程度，不合格的要立即更換。 (八)給油罐加溫時，要觀察油罐油溫變化及液面的高低，防止溫度過高而發(fā)生冒罐事故。 (九)冬季要注意節(jié)門的保溫，經(jīng)常巡視，避免節(jié)門凍裂。發(fā)生跑油事故。 (十)儲油罐區(qū)配備足夠的滅火器具，對滅火器具要定時檢查，保證絕對的完好程度，并要求管理人員會正確使用滅火器具，懂得滅火常識。 (十一)車間供油 1.供生產(chǎn)用油的壓力為3~4 kg/cm2，油溫應在100~130℃左右。 2.開泵前要把減壓閥全部打開，開動油泵再慢慢調(diào)整系統(tǒng)所需壓力。 3.開泵前應先打開油口節(jié)門，然后啟動油泵再打開進油口節(jié)門（注意這段時間不要超過3分鐘，以免油泵卡死）。 4.開啟套管節(jié)門給供油管加溫時，氣閥要慢慢打開，經(jīng)過一段時間再全部打開。 5.要經(jīng)常注意油管路系統(tǒng)的壓力變化，壓力變化要調(diào)節(jié)到正常使用壓力，不要使供油泵過載或空轉。 6.當供油管路沒有蒸汽壓力時，不能開動油泵，以免管路不能正常輸送油而造成壓力升高，損壞油泵及輸油管路。 7.從有關到供油泵之間的油管要做好保溫，一般來說不用加溫，因為儲油罐內(nèi)的油溫已達60~70℃，但要設置伴熱管，防止冬季溫度過低管路內(nèi)的油凝固。 8.要保證備用油泵的完好，有鼓掌及時修理備用。 9.要保持油泵站的清潔衛(wèi)生。 第三節(jié) 工藝設備 一、鍍前處理工藝裝備 鍍前處理工藝裝備 酸洗除銹 、水洗 、浸助劑與傳統(tǒng)生產(chǎn)線 差不 多．也是用行車成捆吊運鋼管至各槽作業(yè)，只是槽 子較大。 鋼管在烘干炕內(nèi)傳送也使用鏈條，但為步進 式，其節(jié)拍與熱浸鍍機械手相配合，保持同步。烘 干炕采用底部鑄鐵散熱片加熱，上加蓋罩，兩側由 煙道引熱風向鋼管兩端徽吹，以彌補烘干炕兩側溫 度稍低之不足，使鋼管全長受熱均勻。烘干炕較 長，鋼管在炕內(nèi)一根緊挨一根地排列著 這樣可以延長烘烤時間(8～10min)，適當降低烘干溫度(150～ 200oC J，避免烤焦助劑，從而保證了烘干質(zhì)量 二、熱鍍鋅工藝裝備 新型熱浸鍍工藝裝備的特別之處，是采用了液 壓機械手，兩根鋼管同時熱浸鍍f簡稱 “兩兩一 鍍”)．按節(jié)拍連續(xù)進行 鋼管熱浸鍍鋅機械手動 作原理如圖1 1-出料輥 2-外哳噴嘴 3-縱擺衛(wèi) 手 4- 鋼管 5-鋅液 6-滑道 7- 袖缸叉手 8-橫 同齒輪轉耙 9-橫向液壓擺叉手 lO-導向板 11-鍍鋅鍋 烘干了的鋼管從烘 干爐經(jīng)滑道 ，一次兩根滑 人鍍 鋅鍋 內(nèi)。此時 ，鍍鋅鍋進料側 的 3個油缸叉 手立即將滑人的鋼管垂直叉人鋅液內(nèi) 接著，鍍 鋅鍋出料側的3個橫向液壓擺叉手擺向進料側 ， 準備接鋼管 。與此 同時 ，鍍鋅鍋 中間的橫向齒 輪 轉耙轉過一步，將縵鍍的鋼管耙到準備接料的橫 向液壓擺叉手上 ，擺叉手 托著鋼管立即回擺到 出 料側 ，此時鋼 管已經(jīng)鍍 鋅完畢 出料端液壓縱擺 叉手鉤住鋼管頭部向上提起 ，并接觸到倒置的永 磁出料輥。永磁輥吸住鋼管爬升，將鋼管送出鍍 鋅鍋 在鋼管被吸住向斜上方爬升的過程中，又被導向板叉開，完成定位 、導向。在永磁輥之間裝 設的外吹噴嘴，以小風量對鍍鋅管表面進行吹抹， 將鋼管表面的余鋅、鋅灰及其他污物吹凈，使鋼管 表面光亮而鍍層均勻。余鋅被環(huán)形風束吹推約 50mm，滴人鍍鋅鍋內(nèi)，且不會發(fā)生飛濺，也無刺 耳噪聲。 三、 鍍后精整工藝裝備 上爬空冷輥道傳送帶與地面的坡度稍大，傳送速 度稍慢，鋼管內(nèi)余鋅可以充分流凈，且動作穩(wěn)定。 內(nèi)吹段鍍鋅管的傳送，是由兩組旋轉機械手來 完成 ，如圖 2所示。 圖2 內(nèi)吹段鍍鋅管的傳送示意 1–蒸汽入口 2-內(nèi)吹噴嘴 3-帶有發(fā)訊器的擋板 4-夾鉗 5-旋轉機 6-滑道 ??當空冷輥道上的鍍鋅 管上爬到頂端 而觸動發(fā) 訊器后 ．第 1組 機械手便接過鍍鋅管 ，旋轉 180。，將鍍鋅管送到旁邊的內(nèi)吹架上，夾鉗立即夾 住鍍鋅管頭部 ，內(nèi)吹噴嘴移向管 口，進行內(nèi)吹抹 鋅。內(nèi)吹后，第 2組旋轉機械手按節(jié)拍將鍍鋅管 送 至滑道頂端 ，緊接著在 機械手完成下一次旋轉 時鍍鋅管迅速沿滑道滑人冷卻槽進行水冷 然 后 ，經(jīng)翻管機 構將鍍鋅管 翻至鈍化槽鈍 化 ，再翻 至 漂洗池漂洗 ，而后翻到滑道上排列整 齊 、沿滑 道平緩滑下至 出口。出 口處有專人負責逐根銼掉 管尾端的鋅刺鋅瘤 。 鍍鋅爐燒油 ，兩端各裝 1個長焰燒 嘴在吊角 側進行加熱。爐體埋于地下，出地面起臺半米。 鋅鍋用鋼板焊接而成，與傳統(tǒng)鍋相比稍窄稍深 四、新生產(chǎn)線的優(yōu)點 ?（一)結構簡單，性能穩(wěn)定可靠．省去了龐大復 雜的機械減速與傳動機構。 (二)產(chǎn)品質(zhì)量(尤其是表面質(zhì)量)優(yōu) 良．鍍層均 勻光亮銀 白，端頭干凈 ，無漏鍍 一般無鋅瘤鍍層表面擦傷與流鋅污染均顯著減少： (三)鋅灰量顯著減少 (鋅灰呈油棕色)，每噸鍍 件的鋅渣為 5—8kg；鋅溫不高(460 470。c)，鋅 液內(nèi)添加有 3‰ 的鋅鋁稀土合金每噸鍍件的鋅耗為 50～60kg，生產(chǎn)成本較低(每噸鍍件的成本比國 內(nèi)同行低 100—200元) （四)生產(chǎn)現(xiàn)場干凈衛(wèi)生，噪音較?。a(chǎn)環(huán)境 顯著改善。 ?(五)生產(chǎn)操作人員減少(不計鍍件進出處，整條 線只需6人)，工人勞動強度降低。 五、對新生產(chǎn)線的改進設想 當然，該生產(chǎn)線也有不足之處，即鍍前處理仍 采用的是老一套。如果鍍前處理采用通池地面液壓 步進推桿送料機構(這種機構 1993年在河南省豫東 熱鍍鋅廠成功地用于高速公路護欄板熱鍍鋅 自動生 產(chǎn)線上，該機構結構簡單 、投資少、效果好)，則 需作 下改動： （一)在鍍鋅管爬坡 出池的軌道上 ，增設不可逆 止擋爪 ?(二)使整條傳送帶不在一個平面上，始終是一 邊高一邊低 ， 便于鋼管浸漬，管內(nèi)氣體易于排 出、殘液銹渣易于沖洗流凈。 （三)水洗段應用帶沖力的循環(huán)流動水，從鋼管上端沖進,下端流出，將管內(nèi)銹渣沖洗干凈 第三章 鍍鋅機橫移機設計 第一節(jié) 鍍鋅機橫移機的結構圖及工作原理 一、鍍鋅機橫移機的圖示如下： a) 主視圖 b) 俯視圖 c) 側視圖 1. 連 桿 2. 壓蓋1 3. 齒輪 4. 傳動軸Ⅱ 5. 壓蓋2 6. 齒輪箱體 7. 主軸Ⅱ 8. 主軸Ⅲ 9. 聯(lián)軸器 10. 主軸Ⅰ 11. 傳動軸Ⅰ 12. 傳動軸 13. 電機 14. 連桿軸 15. 軸套 16. 軸套 17. 平墊 18. 動梁 19. 動梁筋板 圖3-1 鍍鋅機橫移機設計圖 二、鍍鋅機橫移機的工作原理： 橫移機主要包括以下幾個主要部件：電機、主軸、傳動軸、聯(lián)軸器、軸套、連桿、連桿軸、齒輪、齒輪箱體、壓蓋、平墊、動梁、動梁側板等。 在整個熱鍍鋅工藝流程中，其特殊、關鍵工序為熱浸鋅、鈍化、酸洗和涂溶劑。橫移是熱鍍鋅工藝流程中比較重要的一個工序，具有舉足輕重的承前啟后之作用。是由鍍鋅機橫移機來完成實現(xiàn)的。它是把經(jīng)過在鋅液中鍍鋅完成后的鋼管橫移到它后面的引出機構中。簡言之就是負責把鋅鍋中鍍好的鋅管轉移到下一道工序中。 下面主要介紹這些組件的工作原理。 9—聯(lián)軸器 10—主軸1 11—傳動軸I 12—傳動軸 13—電機 圖3-2 主動軸轉動過程 鋼管的橫移過程如下（見圖3-2）：原動件為電機，在電機的帶動下，主軸轉動，通過齒輪的嚙合作用，從而帶動傳動軸的轉動，傳動軸的轉動就使得和它連接在一起的連桿產(chǎn)生了回轉運動（見圖3-3）。 1—連桿 2—壓蓋1 3—齒輪 4—傳動軸II 5—壓蓋2 6—齒輪箱體 7—主軸II 8—主軸III 圖3-3 連桿轉動過程 在該過程中，齒輪相當于原動件，它帶動傳動軸II運動，從而也使得連桿轉動起來。連桿帶動動梁，使動梁繞主軸做橢圓運動軌跡（見圖3-1C）。最終，就實現(xiàn)了鋼管的橫移，以便于進行下一步的工序。 其中，壓蓋對軸承起到定位作用，軸承對齒輪也起到定位作用，防止其移動。 圖3中，連桿軸通過軸套、平墊來固定，起到定位的作用。 14—連桿軸 15—軸套 16—軸套 17—平墊 圖3-4 連桿軸機構 第二節(jié) 軸的設計及校核 一、概述：軸是組成機器的重要零件之一。用于支撐作回轉運動或擺動的零件來實現(xiàn)其回轉或擺動，使其有確定的工作位置。 二、分類： 按照軸線形狀分類，軸可分為直軸、曲軸和軟軸。 按照所受載荷性質(zhì)分類，軸可分為心軸、轉軸和傳動軸。 軸的結構設計的任務，就是在滿足強度、剛度和振動穩(wěn)定性的基礎上，根據(jù)軸上零件的定位要求及軸的加工、裝配工藝性要求，合理地定出軸的結構形狀和全部尺寸。 三、軸的材料選擇： 首先應有足夠的強度，對應力集中敏感性低；還應滿足剛度、耐磨性、耐腐蝕性及良好的加工性。常用的材料主要有碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵和高強度鑄鐵。選擇軸的材料時，應考慮所受載荷的大小和性質(zhì)、轉速高低、周圍環(huán)境、軸的形狀和尺寸、生產(chǎn)批量、重要程度、材料機械性能及經(jīng)濟性等因素。碳鋼有足夠高的強度，對英里集中敏感性較低，便于進行各種熱處理及機械加工，價格低、供應足充足，故應用最廣泛。一般機器中的軸，可用30、40、45、50等牌號的優(yōu)質(zhì)中碳鋼制造，尤以45號鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理最為常用。 四、軸的結構設計： (一)擬定軸上零件的裝配方案 擬定軸上零件的裝配方案是進行軸的結構設計的主要前提，它決定軸的基本形式。所謂裝配方案，預定出軸上主要零件的裝配方向、順序和相互關系。 (二)軸上零件的定位 為了防止周上零件受力時發(fā)生沿軸向或周向的相對運動，軸上零件除了有游動或空轉的要求者外，都必須進行軸向和周向定位，以保證其準確的工作位置。常用的軸向定位方法有：軸肩（或軸環(huán)）、套筒、軸承端蓋、擋圈、圓錐形軸頭等。周向定位有：常用的周向定位零件有鍵、花鍵、銷、緊定螺釘以及過盈配合等，周向定位的目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對轉動 (三)軸的強度校核計算 軸的計算通常都是在初步完成結構設計后進行校核計算，計算準則是滿足軸的強度或剛度要求，必要時還應校核軸的振動穩(wěn)定。進行軸的強度校核計算時，應根據(jù)軸的具體受載及應力情況采用相應的計算方法，并恰當?shù)倪x取其許用應力。 圖3-5 鍍鋅機橫移機傳動軸 1、求軸上的功率、軸的轉速和轉矩。 功率：P1 =5.5 kw 轉速：n1 =1350r/min 轉矩： N·m 2、確定軸的最小直徑： （1）選取軸的材料為應用廣泛的45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)《機械設計手冊》表38.3-2，取A0 =115，所以有： mm （2）確定各段直徑和長度 根據(jù)轉軸以及滾動軸承的標準內(nèi)經(jīng)確定d2 =40mm， 要安放滾動軸承，選擇左、右端軸徑選擇一個合適的標準直徑d1 =35mm， （3）選擇滾動軸承 因為軸承主要承受徑向載荷，而且需要承受小的軸向載荷， 并且需要與軸承座的凹球面相配能夠自動調(diào)心，所以選擇外球面球軸承。 根據(jù)安裝軸承的軸段的直徑和長度選擇軸承如下： 軸承：型號Z90508(UCP208) d×D×B = 40×80×49.2 （4）軸上各零件的軸向定位和周向定位 軸向定位：軸承由軸用擋圈或軸承端蓋進行定位。 （5）各軸段加工要求 根據(jù)裝配要求，安裝軸承的軸段和平鍵粗糙度為3.6， 軸承和軸的配合為基孔制，過盈配合，軸的公差帶選為k6。 （6）軸上各倒角和圓角的確定 參考[4]表15-2，確定各倒角和圓角值。 3、軸上的扭轉強度 =3.04MPA 因為軸的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)[4]表15-3，查得[]應為25~45范圍內(nèi)；應為126~103范圍之內(nèi)。 由上式可得mm 因為 所以符合要求 4、求軸上的載荷 5、按彎扭合成校核 為折合系數(shù)，按脈動循環(huán)應力算，取=0.6 根據(jù)[4]表15-1，查得，故<，故符合強度要求。 五、軸上附件的設計與校核 1、軸承壽命計算 根據(jù)[4]公式13-5計算軸承壽命： 因為鍍鋅機屬于利用率較高的機器，所以預期計算壽命=20000~30000 式中：n — 軸的轉速 C — 軸承的基本額定動載荷，具體數(shù)值由[3]表6-1查取 P — 軸承的載荷。 — 指數(shù)，對于球軸承，取=3，滾子軸承=10/3 型號的軸承： 由[3]查得C=22.8KN 〉 故該軸承符合壽命要求。 2、軸承裝置的設計 要想保證軸承順利工作，除了正確選擇軸承類型和尺寸外，還應正確設計軸承裝置。軸承裝置的設計主要是正確解決軸承的安裝、配置、緊固、調(diào)節(jié)、潤滑、密封等問題。 （1）支承部分的剛性和同軸度 （2）軸承的配置 雙支點各單向固定；一支點雙向固定，另一端支點游動；兩端游動支承 （1）滾動軸承的軸向緊固 （2）軸承游隙及軸上零件位置的調(diào)整 （3）滾動軸承的配合 （4）滾動軸承的預緊 滾動軸承的潤滑： 本次設計的外球面球軸承為脂潤滑。 滾動軸承的密封裝置： 本次設計的外球面球軸承為接觸式密封。 軸承座組件的選取： 依據(jù)機械設計手冊中的 GB 3882-87 標準，選定其類型為：Z90508型軸承座組件。 3、平鍵校核 用于連接齒輪和軸的平鍵選用普通平鍵A型，根據(jù)《機械設計手冊》表4-1，選擇平鍵的尺寸為，，，材料為45鋼。 根據(jù)[4]公式6-1校核： 式中：k — 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h，h為鍵的高度 l — 鍵的工作長度 d — 軸的直徑 所以： 根據(jù)[4]表6-2，選擇為120MPa 所以<，故平鍵聯(lián)接安全。 六、軸結構的工藝性 所謂軸的結構的工藝性，是指軸的結構應盡量簡單，有良好的加工和裝配工藝，以減少勞動量，提高勞動生產(chǎn)率及減少應力集中，提高軸的疲勞強度。改進軸的結構，減少應力集中。 （1）上相鄰軸段的直徑不應相差過大，在直徑變化處，盡量用圓角過渡，圓角半徑盡可能大。當圓角半徑增大受到結構限制時，可將圓弧延伸到軸肩中，成為內(nèi)切圓角。也可以加裝過渡肩環(huán)使零件軸向定位。 （2）軸上與零件轂孔配合的軸段，會產(chǎn)生應力集中。配合越緊，零件材料越硬，應力集中越大。其原因是，零件輪轂的剛度比軸大，在橫向力作用下，兩者變形不協(xié)調(diào)，相互擠壓，導致應力集中。尤其在配合邊緣，應力集中更為嚴重。改善措施有：在軸、輪轂上開卸載槽。 第三節(jié) 聯(lián)軸器的設計及校核 一、選擇聯(lián)軸器的類型 根據(jù)傳遞載荷的大小，軸轉速的高低，被連接兩不見的安裝精度等，參考各類聯(lián)軸器特性，選擇一種合用的連軸器類型。具體選擇考慮一下幾點： 1.所需產(chǎn)地的轉矩大小和性質(zhì)以及對緩沖減振的要求。 2.聯(lián)軸器的工作轉速高低和引起的離心力大小。 3.兩軸相對位移的大小和方向/ 4.聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境。 5.聯(lián)軸器的制造、安裝、維護和成本。 二、計算聯(lián)軸器的計算轉矩 圖3-6 聯(lián)軸器 1.于機器啟動時的動載荷和轉動中可能出現(xiàn)的過載現(xiàn)象，所以應當按軸上的最大轉矩作為計算轉矩。計算轉矩按下式計算：式中為公稱轉矩，單位為·；為工作情況系數(shù)，因為工作機的轉矩變化和沖擊載荷中等，所以經(jīng)查表可選 2.定聯(lián)軸器的型號 根據(jù)計算轉矩及所選的聯(lián)軸器類型： · 按照：≤ 的條件有聯(lián)軸器標準中選定該聯(lián)軸器型號。經(jīng)查找相關資料可確定所選聯(lián)軸器型號為GB 5843—86，該型號聯(lián)軸器的400·，符合選擇條件。 第四章 其他相關部件機構介紹 第一節(jié) 鍍鋅機引出機設計 引出機構在整個熱鍍鋅工藝中的作用是將浸入鋅鍋中的鋼管引導出來，并將其輸送到引上機構上使其可以繼續(xù)后面的流程。 在引出機構由骨架、提升裝置、拖棍機構、修正銅頭組件、從動部件等幾個重要部分組成。其中骨架是該機構中的固定部分，主要起固定及連接其他各部分零件的作用。骨架分為兩部分，中間由骨架鉸鏈與骨架連接板相連，左半部分上面連接有提升裝置，工作時提升裝置將骨架提升起來使其角度為45度，此角度與引上機構的角度一致，以便于輸送鋼管。由于輸送鋼管速度很慢，所以從動部件采用的是鏈傳動，因為鏈傳動沒有打滑和彈性變形，可使傳動平穩(wěn)。 第二節(jié) 鍍鋅機引上機設計 在引上機構中，使用型材搭建引上機構的機架，在機架上方固定引上滾道梁。引上滾道梁就是在引上機構中將浸鋅之后的鋼管運輸進行內(nèi)吹工序的一個重要的梁架。引上滾道梁與地面夾角為45度，放在引上骨架上。在引上滾道梁上一共設計有引上輸送滾被動軸，引上輸送滾軸，帶座外球面球軸承，引上滾道擋料軸等兩件。一共設計有一個輸送滾被動軸和十三個輸送滾軸，兩個帶外座球面球軸承和一個擋料軸。在引上機構傳動中選用Y112M-4型號的電機，該電機額定功率為4千瓦，滿載轉速為1440r/min，該電機為Y系列的三項異步電機，具有防止灰塵進、鐵屑等其它雜塵進入的特點。滾動軸與電機相連，在電機的驅動下，滾動軸轉動，滾動軸帶動輸送滾軸轉動，之間采用鏈傳動的方式連接。鏈條選用滾子鏈條，因為鏈傳動無彈性和打滑現(xiàn)象，因此傳動比較準確和平穩(wěn)，能夠保持準確的平均的傳動比，傳動效率較高。因為在鋼管在向上輸送的過程中滾軸材料為磁鐵，因此在傳動過程中速度不宜過快，而鏈傳動正可以在低速下運行。在傳動軸轉動的帶動下，傳動軸帶動下帶動鋼管向上運動，使得鋼管上移后進入內(nèi)吹工序。 第五章 有關金屬熱鍍鋅工業(yè)發(fā)展的環(huán)境保護問題 一、熱鍍鋅工業(yè)所產(chǎn)生的污染 金屬熱鍍鋅在工農(nóng)業(yè)上應用廣泛，在發(fā)展國民經(jīng)濟，節(jié)約能源，防止污染，保證人與自然協(xié)調(diào)共存等方面都有著十分