输电铁塔热浸镀锌锌耗分析.pdf

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1、输 电铁塔热 聂任员(江西 省送变电 建 设公司 铁塔厂 南昌 莲塘 3 3 0 2 0 0)内 容 摘 要 本文对输电 铁塔热浸镀 锌过 程中 的有效锌耗和 无效 锌耗 进行了分析，根据国 家标准(G B 2 6 9 4-8 1)对塔材镀锌层厚 度的 要求，确定出组成搭材的各种型钢在理想镀层厚度下单位重量的 耗锌量，从而可计算出各工 程搭材热浸镀锌的理想有效锌耗量。而际工程中 的镀层厚度远远大于理想镀层厚 度，实 际锌耗与理想锌耗之 差值就是我们降 低锌耗的潜力所在。对无效锌耗的形成因素分析，确定出工艺操作中可控制的一些因素并加以控制，以 将无效锌耗降到最低限度 C q i.=13 热 浸

2、镀 锌 理 想 镀 锌 层 厚 度 有 效 锌 耗无 效 锌 耗降 低 锌 耗 方 了 吟-z s 输电铁塔热镀锌过程中锌的消耗总体上可分为:有效锌消耗和无效消耗两部分。有效锌消 耗是指 镀层符 合标 准要求的理 想厚 度时所发生的 锌耗。在锌的消耗中除去有效锌耗之外的 所有锌耗，我 们称之为无 效锌耗。无效锌耗包括:锌渣耗锌、锌灰耗锌、镀层过厚耗锌、锌瘤耗 锌、结 构死角 造成积液 沉积耗锌、镀件因 质量问 题返镀而多耗锌。在无效消 耗中，有的是在工艺过程中无法避免的消耗，有的是由于操作不当或工艺不合理引起的非正常锌损耗。笔者想 通过本文对热镀锌中的各 种锌耗进行分析，从非正常 锌耗 入手找

3、出降 低锌耗的方法途径，以达到降低锌耗的目的。一、锌耗分析，、有效锌耗 在电力 行业中，国 家标准 输电线路 铁塔制造技术条件(G B 2 6 9 4-8 1)对 塔材镀层厚度要求是:塔材厚度 4 6 0 g/矛);塔材厚度)5 m m.锌镀层厚度8 6 u m(附锌量6 1 0 g/m )。标准中只规定锌层度的最低下限，上限没有限制。作为铁塔厂家来讲，理想的镀层是:镀层厚度在标准的下限值之上，厚度数值越接近下限值越理想。假设理想的镀层厚度以标准下限值的 4 0%作为偏差幅度范围。也即理想镀层厚度为:镀件厚度:第 i 种规格塔材的重量(T)。n:L 程中所使用塔材规格的种类数。根据上面关系式可

4、得出我厂几个工程理想的锌耗情况，表 3:工程中塔材有效锌耗情况工 程名称 电 压等 级 塔材 重量 有 效耗 锌量(K g/T)。见表 3贵南破 口2 2 0 K V2 2 0 K V I O K V1 5 43 3 01 2 8 K g4 1 9 2-5 8 6 97 1 8 8-1 0 0 6 32 6 9-3 7 7单重有效锌耗 K g/T2 7.2 2-3 8.12 1.7 3-3 0.4 22 0.9 5-2 9.3 3理想镀 层厚度单位 重量综合锌 耗量:33艺 各有效耗锌量厂 Y-各 二程塔材重 a1=1i=1=(1 1 6 4 9-1 6 3 0 9)/4 9 6.8=2 3.

5、4 5-3 2.8(K g/T 从表 3 中可看出工程中理想有效锌耗在 2 3.4 5-3 2.8 K g./T 范围之间，取平均值为2 8.1 2 5 K g,/T a2、无效锌耗 n 锌渣中的锌耗一1 6 5一 在 热 漫 镀 锌 魄中，锌 渣 有 两 种 途 径 产 生。一 种 是 工 件 经 酸 洗 溶 剂 处 理 后 表 面 附 着 的铁盐离子与熔锌作用形成锌渣:!F e 十 s z n z n+F e Z N n 7 F e+1 4Zn Z Nn+F e Z n 1 3另一种是钢材(镀件、夹具及锌锅体)受锌液溶解.铁锌原子相互扩便 形成 铁锌合金层，其中 的相 亏 很容易 被流动的

6、锌液 冲刷掉沉入 锅底形成锌渣口 锌渣是由毛 相及裹于 其外围的 纯锌等组成。有资料表明，每一克铁可捕获胜1 0 一 25 克锌形成渣。锌渣中含铁 量约为卜6%，含 锌量约为9 4 一 9 跳。一般锌渣引 起的锌耗量为整个锌 耗 量 的2。%左 右。.(2)锌灰中的锌耗 锌 液 表 面 与 大 气 接 触 生 成 锌 灰(z no)。在 浸 锌 过 程 中，需 将 锌 液 表 面 清 括，这 更 加速了 锌的氧化。工件表 面在预处理中 形成的金属盐，金属氧化物及污物带入钾锅中也会使锌的氧化物增多。锌灰的 主要成份是氧化锌(Z no)、金属 锌小棵粒和氯 化物等组成。锌灰造成的 锌耗是全部锌 耗

7、的2。%一 3。%。(3)超厚度渡 锌层中的 锌耗 超厚 度锌层是指 超过标准要求过多的镀锌层，这种超厚度锌层在实用中 没有必要，而且会 造成 大量的锌耗。这点往往坡人忽视。对于标准要求，前面己 讨论过理想镀层厚度的耗锌，在实际 生产过程中，由 于受诸多因素的影响，如果没有健全和有效的检侧手段，其实际 锌层厚度分布较宽。下面是我厂实际镀锌层厚度的一组检测数据，见表4 扩1|1|表4 镀锌层厚度检测记录(侮日平均值)日期锌层厚度 p m日期锌层厚 度“.n6 sm m5 sm m占 5 二1 5。7.11 1 41 2 81 7.2 1 1 4 2.17.21 1 4.71 2 7 7.2 2

8、1 4 8，3 57.31 1 4 41 1 2 4 7.2 31 2 5，67.41 1 4 01 巧、.5二 7.2 41 3 7.8.7.51 1 3.81 2 6 7.2 51 4 1.2 57.61 1 5.81 1 7，57.2 61 2 01一 1 3 2 67.81 1 51 2 2，87.2 71 3 0一 t 3 5.57.91 3 01 4 0.87.2 81 1 峨 7.97.1 01 4 0，61 4 2.87.2 9一 1 5 6.87.1 11 2 7 51 3 5.17.1 21 1 6 01 4 8.51 0.21 1 27.1 31 1 4 5 1 6 0

9、51 1 0.21 1 7，77.1 4 1 6 0 1 6 51 0.41 1 7.17.1 51 7 6.51 0.61 3 0.97.1 61 4 01 3 0.71 0.71 1 7.51 3 47.1 71 4 01 3 5.81 0.81 1 6.71 3 7，67.1 81 4 8.71 0.91 2 0.47.1 91 5 01 1 5 1，8-1 0.1 01 2 6.2 57.2 0_ 13 2-一实测镀层厚度算术平均 值:5 5 咖(1 1 4+1 又 4，7+。+1 1 7.5+1 1 6 7)/2 0 二 1 3 0.2 5 协 m6)5 咖(1 2 8+1 2 7+

10、1 2 0+1 2 6.2 5)/3 6 二 1 4 1.1 4协m1 6 6 一瓢 从 表4 中可看出.我厂实际镀 层厚 度为:塔材厚度-5 m m,镀锌层厚度为1 3 0.2 5 u m(9 2 2 9/M):塔材厚度)-5 m m,镀锌层厚 度为1 4 1.1 4 n m(9 9 9 岁 M)。实际 镀层厚度比假设理想厚度分别多出许多，由理 想镀层厚度的锌耗 情况 可推算出实际的镀层锌耗情况:理想厚度综合耗锌量(K g/T)M=-一一-一-一x实际镀层综合厚度 pM)理想镀层的综合锌层厚度(“m)2 8.1 2 5 K g/T 二 一 一 一一一 一 一一 一 一 一一 一 一 一 一

11、一 一 一 一 一 一一 X(1 4 1.1 4umX0.7 十1 3 0.2 5 um X0.3)1 0 3.2ti m x0.7 十7 8“m x0.3 二 叨.5 3 K g/T 注:式中系数0.7 和0.3 分 别是指塔材中厚 度8 5 二 和5?5 m m 塔材占的比例)实际 镀层由于超厚比 理想 镀层多 耗锌量为:4 0.5 3 K g/T-2 8.1 2 5 K g/T=1 2.4 K g/T a如果铁 塔厂一年 产量按5 0 0 0 T 计算，则 每年因镀层超厚多消 耗锌达5 0 0 0 T X1 2.4 K g/T=6 2 0 0 0 K g,损失 金额达6 0 多万。可见降

12、低锌耗的 潜力 极大。(4)形成锌瘤及锌液沉积的锌耗 在镀锌操作过程中炉上操作不当，镀 件吊 挂下端往往容易 形成滴瘤:长镀件起锅后冷却过 快，镀件带起的 锌液还未来 得及流尽便冻结在 镀件吊 挂F A沉积一条长 长的锌带;由于有 些结 构件有死角，镀 锌件 起锅时易 造成大块 积锌。上 述的滴瘤、锌带、积块等既是质量问 题，又消耗大量的纯锌，引 起锌的 损耗增多。(5)因镀件质量问题造成返镀的锌耗 由于 镀件前处理 欠缺或浸 镀过 程中 操作不当等因 素镀件会出 现质量缺陷，需返工重新酸洗重 镀锌。我厂的 镀件质量缺陷 返镀率在于1 0-2 0%左右。由于 镀件返工锌 耗要多增加:4 0.5

13、 3 K g/T X(1 0-2 0%)=4.0 5 3-8.工 0 6 K g/T，全年5 0 0 0 T 需多 耗锌2 0.2 7-4 0.5 3 T二、降低锌耗的途径:从热浸镀锌锌的消耗方面来看，要降低锌耗能做的只有从锌的无效方面入手，寻求解决办法。1、减少锌渣的产生 锌渣是铁与锌液在高温下反应的 产物。锌渣的形成与 锌液温度、浸锌时间、镀件(锌锅)材质、镀件表面残留铁盐，锌液 搅动情况等因素有关。一般锌液温度高，浸锌时间长，铁 锌之间反应急剧，易形 成锌渣;镀锌锅壁加热不均匀，温差大，产生应力，增加锅的腐蚀 速度，相当干增加了锌 渣量:镀件(锌锅)钢材中含有的碳、硅成分高会引起渣的增多

14、;镀件 表面的铁盐末除千净，带入锌锅内 会引 起锌渣的增多;镀件及工夹具在下锌锅之前必须 将水 份烘千，否则 会引 起炸锌现象，激烈搅动锌液，并冲刷锌锅壁，使铁锌合金层过旱 地脱 落下来形成 锌渣。要降低变成锌渣的锌，其方法有 约 采用 低温镀锌(温度控制在内4 5 0-4 6 5 0 C)，保持均匀恒温 我厂通过电炉及自动控制系统可将温度控制在 4 6 0 士3 0 C)。(2)采用含C,S i 最低的材料制作锌锅，选用 0 5 F 或0 8 F,(3)加强镀件镀锌前的清洗和溶剂的过滤除铁工作，使镀件表面残留 的铁盐减到最 低限 度。(4)注意镀件浸镀时下锅的角度及速度等。对于 我们南 方上

15、半年的 潮温天气需 特别 注意，以 防止炸 锌现象。2.减少锌灰的产生 锌灰的 形成与 锌液温度、锌液与空气接触 面积大小、锌液面上空 气对流状 况、锌液的化学成分等因素有关。锌液温度高氧化速度快，产生的灰就多:锌锅口面积大，受氧化的锌液面积也大，产生的锌灰量多;锌液面上空气对流量大，特别在吹大排气扇的过程中，会有大量的新鲜空气经过锌液面 促使了 锌的 氧化，产生锌灰多;锌中 加入适量的铝，能有效地控制锌灰的产生，因为铝与空气中的氧有更大的亲和力，在锌液表面优先形成氧化铝，这层致密的氧化物可阻止锌液的进一步氧化。一 1 6 7一 减 少 锌 灰 产 生 能 做 的 方 法 有:(，)锌 液 甲

16、 力。，、侵。.0 1%一。0 2%的 铝;()尽 量 减 少排气扇的开启。(3)采 用低F 镀锌工艺镀 锌。(4)在打灰 和捞灰时，不 要探得太深，以免搅动锌液，使锌灰中 混入过多 锌的 颗粒。(5)在下 班保温时锌 液面上 复盖止 锌灰。3、降低过皿锌层 引 起镀锌层过厚的因 素有:温度、浸锌时间、_ L 件表而 状况、提出 锌锅臼出 锅 后 的 冷 却 速 度、一 次 镀 件 数 量、浸 溶 液 二 次 回 镀。镀锌温度高、时间长，铁锌合金反应快，镀锌层中 铁锌合 金层厚;镀件表面粗糙 化，使 其 表 面 生 成 一 系 列 凹 凸 点，这 种 粗 糙 的 表 面 能 从 锌 锅 内 带

17、 出 更多 的 纯 锌;饵 件在 出 锅时速 度 越 快，镀 锌 层 中 纯 锌 层 越 厚;当 一次 镀 锌 件 数 量 过 多.间 隔 过密 时，镀 件周 围 的 锌液温度迅速下降，其流动性差，易引起锌的 过早凝固，镀锌层中 纯锌层变厚，从而使 镀锌层变厚;因工件漏镀，需浸溶剂重镀的，这对第一次己 镀上锌的部分 在第二次回 镀后其 镀层超厚。降 低 过 厚 锌 层 的 方 法 有、1)采 用 低 温 镀 锌(2)工 件不 过酸 洗，保持 土 件 光 滑 表面。(3)控制镀样 出锅 角度和 速度，并在锅上方停留一定时间，速度控制在 0.8-1.3 m/m i n e采用行车镀锌时可考虑用双速

18、葫芦。(q;镀锌夹且要求做得间隔大些，避免镀件被过密排列，引起锌液局部温度下降 过快。(5)加强 镀件前处理。提高镀件一次 镀锌的成功率，减少二次回镀件。4、减少锌有及积锌 产生锌瘤的因素有:镀件上f f 毛刺、工件细长(或过小)、S件冷 却太快、镀锌处锌液温度太低、炉上操作不到位。镀件上毛刺拉角等，镀锌时容 易造成积锌形成锌瘤;长工 件在 起锌 锅时，带起的 锌液流 程 长，来 不 及 流 完 便 冻 结，在 镀 件的 吊 挂 下 端 会 形 成 一 条Kz 长 的 锌 带;对于，t(溥)工件由 于出锌锅时，热容量少，很快就冷却 下来，也 将引 起锌瘤增多:镀锌温度低时，出 锅后，镀层会很快

19、接近凝固点;炉上操作人员在镀件出 锌锅后必须 及时 将滴流的余锌振 落，除去余锌、否则将会有滴瘤带在工 件上。减 少锌瘤等的方法:(1)控制 镀件机加工质9解决毛刺拉角问 题。(2)搬工艺炉温操作。(3)对长工件要掌握奸出炉角度及速度。(4)炉上操作人员及时处理余锌5,减少返镀件、提高镀锌件的合格率 镀件不合格品缺陷表现为:镀件 漏镀、镀件表面严重结 4 t 等。引起镀件漏镀的因素:有镀件表面有污物、镀件k 面溶剂 烧焦、锌液含铝量过高。控 制漏镀的方法有:(封 加强 镀件进料工 序的 质量检验，对 表面 有污物、焊渣等的镀锌件应分类处理、码放。(2)加强酸 洗、溶剂处 理二序的 质量控制。确

20、保镀件表面清洁。(3)对溶剂处理过的工件尽量 避免 用手触摸，防止 镀件表面上的 溶剂被破坏，并将其放在千净的场地上，避免沾上污物。(4)镀件下 锌锅时 要求匀速连续，避免由 甲卡壳现 象而 将镀件表面上的溶剂烧控焦。(5)镀件下 tA A n 应干 躁，僻负 炸锌悠铃件表 愉的渗剂烧焦。(6)控制锌液中 铝的含I:a(了)采用热喷镀技术对漏 镀部分 进行修补处理 镀 件表 面 结 渣主 要 是 锌 锅 中 浮 渣 太 多 或 是 锌 液 面 灰 渣 过多 而 沾 在 镀 件 上 造 碎的。解决办法是勤捞渣，镀件出锅前将锌液面上的灰打扫干净。6、镶锌件结构的工艺性设计 镀 锌工件结构应避免不必要的凹坑、沉孔、间隙、槽穴，对于 容易造成锌液沉积的死角 应开工艺孔，使锌液便于流动。7.强化质f检验工作 为了 提高镀锌 质量降低消 耗，必须加强 镀件的质量检 验工 作，因质量检查 能及时地发现镀锌的缺陷，信息反馈到前面工序，以便及时调整工艺参数和操作。1 6 8