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鋼絲熱鍍鋅炭渣擦拭原理分析

時間:2024-09-05已閱讀過: 111次

在溶劑法直升熱鍍鋅鋼絲生產中,國。普遍采用油炭漁做為鋼絲熱鍍鋅引出后的擦拭材料,機械地排開空氣,減少鋼絲引出處碎液與空氣中氧氣的接觸機會。
1.擦拭作用機理
炭渣在融鋅表面緩慢燃燒的過程中,消耗掉炭渣間隙內及附近的氧氣形成局部保護性氣氛,并對鋅液而氧化層起到一定的還原作用,發生的主要化學反應有
C+O2=CO2???????????????????????????? (1)? ↑
2CO2+2C=4CO????????????????????????? (2)? ↑
CO+ZNO=ZN+CO2??????????????????????? (3)? ↑
第3個反應為可逆反應,微觀環境的反應條件決定化學反應進行的方向,炭濟的現場狀況起決定性作用。
攪拌炭渣一般用工業凡士林或者耐高溫機油,在未達到燃點前,油脂可以有效隔離炭渣與空氣的接觸;油炭渣上的油脂與運行的鋼絲接觸吋,會有部分油脂粘附在鋼絲鍍梓層表向形成極薄的保護膜,避免尚處于商溫狀態的鍍鋅層被快速氣化,有效減少氧化層厚度。
通過炭揸與鋼絲之間的擦拭力作用,將鋼絲上局部較多的鋅液擦拭掉,提高鍍鋅層的均勻性及表面光滑程度。
2.鋼絲從鋅液引出吋的受力分析
鋼絲受到收線機的牽引力用F1表示,與牽引力方向相反的鋼絲張力用F2表示,F2大小由鋼絲直徑、抗拉強度及生產線各道托、壓線輥的相對位置所決定。
2.1鋼絲與鋅液間的作用
經過表向處理的鋼絲進入鋅液,通過熱擴散作用形成鋅鐵合金層,粘附在鋅鐵合金上的鋅液質點與鋼絲運動速度相同,并帶動周圍鋅液-起向前運動,與鋼絲相距較遠的鋅液運動速度則為零。速度快的鋅液層對與之相鄰的速度較慢的鋅液層產生一個推力,同時速度慢的鋅液層對速度快的熱鍍鋅鋼絲鋅液層也作用一個大小相等方向相反的阻力,這種相鄰兩流體層間的相互作用力,被稱為流體的內摩擦力,是流體粘性的表現。
對于一定的流體,溝摩擦力的大小與兩流體層的速度差成正比,與兩層之間的垂直距離成反比,與兩層間的接觸面積成正比。粘度是促使流體流動產生速度梯度的剪應力,其值由實驗測記,液體的粘度隨溫度升高而減小、隨溫度下降而增大。
鋼絲與鋅液間的作用力為F3大小與鋼絲引出速度、鋼絲表向粗糙度及鋅液粘度、鋼絲與鋅液接觸鬧積成正比;鋅液和鋼絲的重力,方向垂直向下,分別用F鋅和F鋼絲表示;炭渣與鋼絲之間的擦拭力是動摩擦力,用F4表示;鋅液表面張力F5。
2.2附加外力
鋼絲抖動、高速冷卻風、鋅液表向存在較厚的板結成塊的氧化層等眾多因素均會在鋼絲鍍層上產生附加外力,用表示。在鋼絲鍍鋅層未凝固前,足夠大的附加外力會使鋼絲上部分鋅液產生位移形成局部鋅層堆積。
2.3各種力的作用效杲
鍍鋅鋼絲從鋅液中引出速度理論上是勻速的,所以鋅液在受力平衡的情況下被帶出;受力狀況變化吋,鋼絲鍍鋅層的厚度、均勻度、光滑程度隨之發生改變。
引出處鋼絲受力矢量和
F1+F2+F3+F4+F5+F6+F鋼絲+F鋅=0??? (3)
引出處靠近鋼絲鋅液質點受力矢量和
F3,+F4,+F5,+F6,+F鋅=0??????????? (4)
其中F3, F4, F5, F6, 為F3 F4 F5 F6的反作用力。
為了保證收線機牽引力大小及收線速度符合要求,收線機機械結構應該設計合理并配備相應功率的電動機,生產線鋼絲張力應該能夠根據鋼絲的強度和直徑大小變化進行調節;鋼絲張力在生產線上的分布情況對產品質景有直接影響,鋼絲與鋅液間作用力通過改變收線逨度、鋅液粘度等進行調整;鋅液內部相互作用力通過改變鋅液溫度進行調整。鋼絲與碎液間作用力及鋅液閃相互作用力是決定上鋅量大小的關鍵因素,鋼絲和鋅液間作用力與鋅液內力相等時,鋼絲帶出的鋅液罱達到最大值。擦拭力是動摩擦力,擦拭材料與鋼絲接觸吋,兩者位置上的顯微角度結構、擦拭材料單重以及來向相鄰擦拭材料壓力的綜合作用決記蘇壓力的大小,并與擦拭材料的密度密切相先材料與鋼絲間的接觸面積又對壓應力大小有巨大影響。炭漁油脂的存在起到潤滑作用,減小了材料與鋼絲間的摩擦因數。在擦拭材料堆放高度一定的情況下,擦拭材料單塊體積越小,則擦拭點越多,反之則擦拭點越少。當被鋼絲帶出的鋅液較多時,鋼絲會對擦拭材料產生機械排開趨勢或令材料發生位移,此吋鋼絲和擦拭材料間壓力會陡然升高,壓力大小的變化符合個頓笫二定律,擦拭力隨壓力升高而升高,擦拭作用加強,收線速度越高,擦拭力單位吋間內變化量越大。鋼絲在引出處位置的急劇改變間樣會有上述結果,在鋼絲橫向運動方向側擦拭力增加,另側降低。足夠大的擦―會使鋅層變薄,擦拭力是一個變量,在與鋼絲接觸的各個局部隨機分布,隨時間在一定范圍閃無規律變化上述因素的綜合作用決定了擦拭力的大小,擦拭力只有在鋅呈液態吋可以起到擦拭作用。生產超厚粹層鋼絲吋,擦拭力應在保證鋼絲鍍層得到光滑表面的問時越小越好。
鋼絲鍍鋅層在擦拭引出后強制冷卻前,鍍鋅層會在鋅液表向張力和重力的雙重作用繼續流平。一些企業使用火焰苴噴鋼絲的方法提高蘇流平效果,即火焰封閉。
3.生產中應注意的問題
熱鍍鋅擦拭用炭渣般選用粒度在2—3mm間的木炭漁,在鋼絲引出處堆放高度50—100mm即可滿足要求。潮濕的炭渣在與引出鋼絲接觸時內水分蒸發大量吸熱使鍍鋅層由液態迅速凝固,因而表向粗糙;如果鋪覆的炭渣內部接觸鋼絲部分氧化嚴重出現懸空現象將失去擦拭作用(俗稱空炭;炭渣下的鋅氧化產物氧化鋅及堿式碳酸鋅均熔點高、熱阻大,在鋼絲帶動下它們與極微小的鋅液滴、炭灰混合后板結成塊,因而此處擦拭力增大且擦拭點髙度集中。上述原因均使鋼絲鍍層表面粗糙不平。木質堅硬的木材燒制的木炭渣較耐用;如果選用活性裝換一次炭進可使用時間較長,但成本較高;也可以使用焦碳漁,由于焦碳渣密度較大且燃燒緩慢,其擦拭力亦較大且擦拭作用可維持較長吋間,但鍍鋅表面略顯粗糙。可以用做固體擦拭材料的還有耐熱陶瓷、不與碎發生反應的耐熱合金等制造的擦拭材料。氣體擦拭則以惰性氣體做為擦拭材料,最常用的是氮氣。
全向掌握熱鍍梓炭渣擦拭原理,有利于尋找更理想的擦拭材料,改進鋼絲熱鍍鋅擦拭方法,提高熱鍍鋅層表面均勻性,也是降低生產成本、提高鋼絲熱鍍鋅整體質景水平的有效途徑之一。
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