王希軍 郭瑞興
中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司 天津市
隨著無(wú)縫鋼管行業(yè)發(fā)展迅速,軋管生產(chǎn)的必備工具——芯棒的需求量日益增加,為滿足市場(chǎng)需求,天津賽瑞機(jī)器設(shè)備有限公司自2007年開(kāi)始進(jìn)行芯棒和優(yōu)質(zhì)高合金鋼鍛件項(xiàng)目,包括電渣重熔、鍛造、熱處理、機(jī)加工及表面處理5大車間,形成以生產(chǎn)芯棒為主,具有制作風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸、水力發(fā)電機(jī)軸、冶金設(shè)備軸類及化工類鍛件能力的加工生產(chǎn)線。
表面處理車間主要包括拋光、鍍鉻及磷化等工序。芯棒表面鍍鉻是其中最重要的環(huán)節(jié),鍍鉻質(zhì)量的好壞直接影響芯棒的使用壽命。賽瑞公司對(duì)國(guó)內(nèi)幾家芯棒維修廠進(jìn)行調(diào)研,發(fā)現(xiàn)芯棒鍍鉻設(shè)備主要存在以下幾個(gè)主要問(wèn)題:鍍層厚度不均勻;鍍鉻設(shè)備密封效果不好,鍍槽進(jìn)出口處存在鍍液外漏現(xiàn)象;設(shè)備絕緣性不好等。因此機(jī)組研發(fā)重點(diǎn)如下:改善密封效果;控制鍍液溫度,使鍍層厚度均勻;改善絕緣和防酸效果。
現(xiàn)有鍍鉻設(shè)備中,鍍槽進(jìn)出口處的密封多采用一道軟的PVC密封圈,密封效果不理想。改進(jìn)設(shè)計(jì)中,密封結(jié)構(gòu)采用五組特制的軟PVC密封片構(gòu)成,流過(guò)每組密封片的鍍液逐漸減少,鍍液可通過(guò)密封裝置上的圓孔流入電鍍箱法蘭盤,再經(jīng)法蘭盤回流管流回鍍槽,解決了鍍槽漏液?jiǎn)栴}。
溫度控制系統(tǒng)包括加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。在鍍槽中裝有溫度傳感器,能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)鍍液溫度,并將檢測(cè)信號(hào)輸送給電控系統(tǒng),控制加熱或冷卻系統(tǒng)的工作,使鍍液溫度保持在54℃左右。
在鍍鉻機(jī)組中,芯棒、鍍液及陽(yáng)極圈均帶電,與其接觸的設(shè)備必須保證良好絕緣。設(shè)計(jì)將陽(yáng)極圈支架安裝在鍍槽上并采用硬PVC實(shí)現(xiàn)鍍槽鋼結(jié)構(gòu)的絕緣;在鍍槽內(nèi)部箱體表面粘接一層軟PVC,與帶電液體接觸時(shí)鋼結(jié)構(gòu)則不帶電;溫度控制管線從母槽接出的部分接有耐熱耐酸膠管,在鍍槽與地面之間墊有硬PVC,實(shí)現(xiàn)良好絕緣。
在母槽和鍍槽內(nèi)均襯有耐酸的PVC板,鍍槽支架外也包裹一層PVC板,防止鈦板被鉻酸腐蝕。所有和鉻酸接觸的管路均使用鈦材管或PVC管,實(shí)現(xiàn)設(shè)備整體防酸。
該機(jī)組由許多單臺(tái)設(shè)備構(gòu)成(圖1)。前、后輥道都由蝸輪蝸桿減速電機(jī)串聯(lián)5個(gè)換向器,同時(shí)帶動(dòng)5個(gè)包膠的輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)。整套機(jī)組有6臺(tái)單輥道,與前、后輥道一樣具有運(yùn)送芯棒和調(diào)整芯棒中心標(biāo)高的作用,它的輥?zhàn)油獠堪柘鹉z,能夠承受320℃的高溫,且不會(huì)熔化粘在芯棒表面上。
圖1 芯棒鍍鉻機(jī)組構(gòu)成
機(jī)組有兩套陰極夾鉗(圖2),布置在鍍鉻設(shè)備的兩側(cè),用于傳導(dǎo)電鍍電流。修整裝置用于修整芯棒表面,去除芯棒表面氧化斑及空氣中落到芯棒表面的粉塵,裝置的底座上有兩條軌道,裝有4個(gè)車輪的支架能在軌道上行走,芯棒從支架中間的大孔中穿過(guò)。鍍鉻設(shè)備主要包括母槽、母槽上罩、集氣罩、鍍槽、鍍槽支架、陽(yáng)極裝置、密封裝置、沖洗裝置等。
鍍鉻設(shè)備左右兩側(cè)各有1套芯棒沖洗裝置,結(jié)構(gòu)基本相同,都是由1臺(tái)耐酸泵、1個(gè)沖洗槽和1套水路管線組成。但作用完全不同,左側(cè)(芯棒入口處)的用于沖掉芯棒表面的粉塵及前一道工序修磨下來(lái)的氧化物,沖洗液通過(guò)修整裝置的導(dǎo)流槽流回沖洗槽;右側(cè)(芯棒出口處)的用于沖掉芯棒表面附著的鍍液,水通過(guò)母槽上罩上的漏斗流回沖洗槽。
圖2 陰極夾鉗結(jié)構(gòu)
回收槽用來(lái)收集沖洗裝置、供水箱及沖洗密封裝置產(chǎn)生的廢水,槽上裝有1臺(tái)耐酸泵和1個(gè)液位開(kāi)關(guān),槽里的酸液通過(guò)耐酸泵打回母槽中,用于鍍鉻,液位開(kāi)關(guān)用來(lái)防止酸液過(guò)多溢出回收槽。
該機(jī)組加工范圍廣,能夠?qū)崿F(xiàn)Φ108.4~Φ438.8mm的芯棒鍍鉻。所有管路均為閉式循環(huán)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)廢水零排放。廢水和廢氣的循環(huán)使用,不但解決了環(huán)境污染問(wèn)題,而且節(jié)約了成本。
鉻酸循環(huán)裝置由3個(gè)裝在鍍鉻裝置外的立式浸沒(méi)泵組成。在鍍鉻過(guò)程中,鉻酸經(jīng)泵供給到鍍槽,再經(jīng)排放管回到母槽。鍍槽和母槽中分別設(shè)有浮動(dòng)的液位計(jì),用來(lái)檢查兩個(gè)槽中的鉻酸液面。當(dāng)需要補(bǔ)充鉻酸時(shí),回收槽中的鉻酸經(jīng)泵補(bǔ)充到母槽中。鍍槽的給水管接在鍍槽底部,防止鉻酸進(jìn)入鍍槽時(shí)產(chǎn)生氣泡附著在芯棒上,影響鍍鉻質(zhì)量。
芯棒進(jìn)入鍍槽前,其溫度低于最佳鍍鉻溫度54℃,對(duì)鍍鉻質(zhì)量有一定影響。此鍍鉻裝置在鍍槽進(jìn)口處設(shè)置一段預(yù)熱管,且正常工作時(shí)鍍液液位高于預(yù)熱管。鍍液從預(yù)熱管流出,經(jīng)管線流向芯棒,使芯棒溫度升至鍍液溫度,實(shí)現(xiàn)芯棒預(yù)熱。流下來(lái)的鍍液通過(guò)密封裝置回到母槽中,實(shí)現(xiàn)再利用。此結(jié)構(gòu)能有效避免芯棒溫度過(guò)低而造成電鍍質(zhì)量差的缺點(diǎn)。冬季效果尤其明顯。
將回收槽放在低于供水箱和沖洗裝置水槽的地面上,利用水位差將水通過(guò)管路輸送到回收槽中,減少動(dòng)力源。
該機(jī)組已申報(bào)兩項(xiàng)國(guó)家實(shí)用新型專利,分別為芯棒鍍鉻設(shè)備及其密封系統(tǒng)。 W13.12-26