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钢丝热镀锌炭渣擦拭原理分析

来源:任丘市嘉华电讯器材有限公司 点击量: 日期:2013-03-19
在溶剂法直升热镀锌钢丝生产中,国。普遍采用油炭渔做为钢丝热镀锌引出后的擦拭材料,机械地排开空气,减少钢丝引出处碎液与空气中氧气的接触机会。
1.擦拭作用机理
炭渣在融锌表面缓慢燃烧的过程中,消耗掉炭渣间隙内及附近的氧气形成局部保护性气氛,并对锌液而氧化层起到一定的还原作用,发生的主要化学反应有
C+O2=CO2                             (1)  ↑
2CO2+2C=4CO                          (2)  ↑
CO+ZNO=ZN+CO2                        (3)  ↑
第3个反应为可逆反应,微观环境的反应条件决定化学反应进行的方向,炭濟的现场状况起决定性作用。
搅拌炭渣一般用工业凡士林或者耐高温机油,在未达到燃点前,油脂可以有效隔离炭渣与空气的接触;油炭渣上的油脂与运行的钢丝接触吋,会有部分油脂粘附在钢丝镀梓层表向形成极薄的保护膜,避免尚处于商温状态的镀锌层被快速氣化,有效减少氧化层厚度。
通过炭揸与钢丝之间的擦拭力作用,将钢丝上局部较多的锌液擦拭掉,提高镀锌层的均匀性及表面光滑程度。
2.钢丝从锌液引出吋的受力分析
钢丝受到收线机的牵引力用F1表示,与牵引力方向相反的钢丝张力用F2表示,F2大小由钢丝直径、抗拉强度及生产线各道托、压线辊的相对位置所决定。
2.1钢丝与锌液间的作用
经过表向处理的钢丝进入锌液,通过热扩散作用形成锌铁合金层,粘附在锌铁合金上的锌液质点与钢丝运动速度相同,并带动周围锌液-起向前运动,与钢丝相距较远的锌液运动速度则为零。速度快的锌液层对与之相邻的速度较慢的锌液层产生一个推力,同时速度慢的锌液层对速度快的热镀锌钢丝锌液层也作用一个大小相等方向相反的阻力,这种相邻两流体层间的相互作用力,被称为流体的内摩擦力,是流体粘性的表现。
对于一定的流体,沟摩擦力的大小与两流体层的速度差成正比,与两层之间的垂直距离成反比,与两层间的接触面积成正比。粘度是促使流体流动产生速度梯度的剪应力,其值由实验测记,液体的粘度随温度升高而减小、随温度下降而增大。
钢丝与锌液间的作用力为F3大小与钢丝引出速度、钢丝表向粗糙度及锌液粘度、钢丝与锌液接触闹积成正比;锌液和钢丝的重力,方向垂直向下,分别用F锌和F钢丝表示;炭渣与钢丝之间的擦拭力是动摩擦力,用F4表示;锌液表面张力F5。
2.2附加外力
钢丝抖动、高速冷却风、锌液表向存在较厚的板结成块的氧化层等众多因素均会在钢丝镀层上产生附加外力,用表示。在钢丝镀锌层未凝固前,足够大的附加外力会使钢丝上部分锌液产生位移形成局部锌层堆积。
2.3各种力的作用效杲
镀锌钢丝从锌液中引出速度理论上是匀速的,所以锌液在受力平衡的情况下被带出;受力状况变化吋,钢丝镀锌层的厚度、均匀度、光滑程度随之发生改变。
引出处钢丝受力矢量和
F1+F2+F3+F4+F5+F6+F钢丝+F锌=0    (3)
引出处靠近钢丝锌液质点受力矢量和
F3,+F4,+F5,+F6,+F锌=0            (4)
其中F3, F4, F5, F6, 为F3 F4 F5 F6的反作用力。
为了保证收线机牵引力大小及收线速度符合要求,收线机机械结构应该设计合理并配备相应功率的电动机,生产线钢丝张力应该能够根据钢丝的强度和直径大小变化进行调节;钢丝张力在生产线上的分布情况对产品质景有直接影响,钢丝与锌液间作用力通过改变收线逨度、锌液粘度等进行调整;锌液内部相互作用力通过改变锌液温度进行调整。钢丝与碎液间作用力及锌液闪相互作用力是决定上锌量大小的关键因素,钢丝和锌液间作用力与锌液内力相等时,钢丝带出的锌液罱达到最大值。擦拭力是动摩擦力,擦拭材料与钢丝接触吋,两者位置上的显微角度结构、擦拭材料单重以及来向相邻擦拭材料压力的综合作用决记苏压力的大小,并与擦拭材料的密度密切相先材料与钢丝间的接触面积又对压应力大小有巨大影响。炭渔油脂的存在起到润滑作用,减小了材料与钢丝间的摩擦因数。在擦拭材料堆放高度一定的情况下,擦拭材料单块体积越小,则擦拭点越多,反之则擦拭点越少。当被钢丝带出的锌液较多时,钢丝会对擦拭材料产生机械排开趋势或令材料发生位移,此吋钢丝和擦拭材料间压力会陡然升高,压力大小的变化符合个顿笫二定律,擦拭力随压力升高而升高,擦拭作用加强,收线速度越高,擦拭力单位吋间内变化量越大。钢丝在引出处位置的急剧改变间样会有上述结果,在钢丝横向运动方向侧擦拭力增加,另侧降低。足够大的擦―会使锌层变薄,擦拭力是一个变量,在与钢丝接触的各个局部随机分布,随时间在一定范围闪无规律变化上述因素的综合作用决定了擦拭力的大小,擦拭力只有在锌呈液态吋可以起到擦拭作用。生产超厚粹层钢丝吋,擦拭力应在保证钢丝镀层得到光滑表面的问时越小越好。
钢丝镀锌层在擦拭引出后强制冷却前,镀锌层会在锌液表向张力和重力的双重作用继续流平。一些企业使用火焰苴喷钢丝的方法提高苏流平效果,即火焰封闭。
3.生产中应注意的问题
热镀锌擦拭用炭渣般选用粒度在2—3mm间的木炭渔,在钢丝引出处堆放高度50—100mm即可满足要求。潮湿的炭渣在与引出钢丝接触时内水分蒸发大量吸热使镀锌层由液态迅速凝固,因而表向粗糙;如果铺覆的炭渣内部接触钢丝部分氧化严重出现悬空现象将失去擦拭作用(俗称空炭;炭渣下的锌氧化产物氧化锌及碱式碳酸锌均熔点高、热阻大,在钢丝带动下它们与极微小的锌液滴、炭灰混合后板结成块,因而此处擦拭力增大且擦拭点髙度集中。上述原因均使钢丝镀层表面粗糙不平。木质坚硬的木材烧制的木炭渣较耐用;如果选用活性装换一次炭进可使用时间较长,但成本较高;也可以使用焦碳渔,由于焦碳渣密度较大且燃烧缓慢,其擦拭力亦较大且擦拭作用可维持较长吋间,但镀锌表面略显粗糙。可以用做固体擦拭材料的还有耐热陶瓷、不与碎发生反应的耐热合金等制造的擦拭材料。气体擦拭则以惰性气体做为擦拭材料,最常用的是氮气。
全向掌握热镀梓炭渣擦拭原理,有利于寻找更理想的擦拭材料,改进钢丝热镀锌擦拭方法,提高热镀锌层表面均匀性,也是降低生产成本、提高钢丝热镀锌整体质景水平的有效途径之一。
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