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节能，减排、降耗、提质、环保的金属丝熱镀新方案：

一种“上入下出”钢丝热镀锌新工艺设备的实验与探讨    （杭州会议征文初稿）

摘要：本文介绍了作者试验的“上入下出”的钢丝热镀设备及样品分析。进一步阐述了“侧向上入下出钢丝热镀设备”的构思。并对新设备工艺的生产状况、产品质量、节能降耗、改善环保及新品开发等前景作了预测描述。为今后热镀金属丝的提质增产、节能降耗、新品开发、减排环保等的发展提供了一个有益的借鉴参考。

 

关键词：侧向“上入下出”钢丝热镀  高频预热钢丝极薄表层   全封闭保温耐火熔、镀锅   无压线轴       特厚、特薄的镀层   钢丝热镀铝   钢丝热镀铜

（此图为现用热镀锌锅图供业外领导参考）

 

“上入下出”钢丝热镀锌新工艺设备：

一“上入下出”热镀钢丝的提出及小试简介：

2002年笔者(已退休)为试验解决“厚锌层”热镀钢丝问题，先后在家中阳台、某厂场地，搞了二十几次实验：用五公斤小坩埚，底部打孔安装模具加热用天然气灶、罐，坩埚底部装有抹拭模具，下方有冷却水合及调速收线机。（图一）

图一

 

试制出了上入下出的热镀锌钢丝，产品之一如图二。直径1.7mm上锌量达185g /米平方。

 

图二（因多次手摸、弯曲，不直了）

 

经人工用合金模拉拔后（至ф＝1.5mm）小样 如图三。

                     图三  左端毛刺系用电工钳加拽行成。

 

另试过线径3mm钢丝，基本相同。经多次小试后证明此法可行。

二 两次中试：

2003年在某厂作过两次中试。设备结构基本相同，只是坩埚改成50公斤，配套了加热炉、并安装了收线机。加工线径3.0左右。因多种客观原因，线速度太低，使得镀层表面不平。还有漏镀现象仅出约20米较好成品。后因厂方认为每线一锅不适合大生产而终止。

三 再次改进方案——“侧向上入下出”热镀：

为解决大生产的单丝穿模、钢丝接头、单控出锌量及占用场地等问题，改成在锅前方的立式孔中进行镀加工方案，结构示意如图四。

图四

   四 新方案主要优点：

1可加工出任意实用厚度的锌层：利用锌液自重下流，改变线速度、调节阀2的供锌量和下模的抹拭力，能镀出特厚（图五）及特薄的锌层。薄锌层能节约有色金属降低成本，厚锌层可成倍延长使用寿命。

图五特厚镀层：钢丝d=2.8mm  锌层厚0.58mm  纵向局部剖面放大 

 

2产品质量大为提高：

⑴镀层：卷曲性能好。因浸镀路线、时间缩短，水冷及时，镀层的脆性合金层薄，卷缠不易开裂（图六）进一步提高了使用寿命。

图六 钢丝d=1.7  上锌量为840g/米平方 经一倍直径（自身）芯棒卷缠的纵向断面放大。

   由图可见除因钢丝基体有瑕疵处外，锌层基本无开裂。质量远远高出美国“钢芯铝绞线用镀锌钢丝”ACSR 标准、GB 3428－82的国家标准，和如下的ISO 7989－88钢丝镀锌层国际标准：

 

镀锌直径mm   上锌量g/米平方   卷缠芯棒

   3.8 >=        20～280           4 d

   3.8~10        80～300           5 d

 

另外，下出线表面无杂质，又因无压线轴，线不会产生跳动，镀层光滑无刺。更适合再拉拔、合绳等深加工。

 ⑵ 内在质量提高：浸镀时间短、高频可予热钢丝外表面薄薄一层、水冷及时，线材整体温升小，（不像原工艺热镀时间长，镀后钢丝整体基本等同锌液温度）。所以内部组织基本保持不变，力学性能完好无损。

3 节能环保效果显著： ⑴镀锅体积可减小90％以上、锅表面近似全封闭保温，锅的最大散热即锌液表面的对流和辐射基本被隔绝，表面热损耗可降低几十倍。 ⑵高频预热钢丝外表面极薄一层即可镀加工，预计可降低钢丝加热耗能一半以上，（而以往钢丝整体升温至锌液温度450度的热耗被计算为有用耗能）。⑶无压线轴，收线张力大为降低，减少动力能耗，又渐少锌渣，操作方便改善环境。⑷锅体采用耐火陶瓷材料，无锌铁合金渣生成；氧化锌按裸露面积比，可减少百倍以上。不仅节约了有色金属，还避免了锌灰锌渣回收时的二次污染。⑸杜绝为镀厚锌层使用二次重镀的重复耗能现象。

4 提高产量：钢丝在镀前外表面已经预热至可镀温度；锌液温度也可以高于原工艺，使热镀速度更快。线速度和DV值提高、基本无须捞锌灰、锌渣、镀锅寿命长、不用更换压线轴，大大减少停机时间。提高开机率。

5 极适合旧企改造：由于锌锅体积锐减，可盘活原锌液占有的资金，改造后还能有大量结余。

6 更易于自动化及新技术应用:如锌液温度、液面的自动控制、工艺参数电子数显等。下出线有很大空间，更有利于电磁力或保护气体抹拭等新技术的应用。

7 开发新产品： ⑴ 热镀铝钢丝：铝的耐蚀能力远比锌好、导电能力强、重量轻、目前相对成本低于锌两倍左右，尤其适合作大功率高压输电用的钢丝铝绞线，可使现在的绞线表面锌—铝接触，变为铝—铝接触。又进一步提高了防腐。同样的输电能力自身重量可下降很多。70年代我国曾有多家企业科研单位投入了大量人力物力试制。后因镀层薄（也是斜、直升出锅）有针孔，成易蚀点，又因铝熔点660度，钢丝经较长距离浸镀后其金相组织及物理性能受损严重，内在质量不理想而失败。此法镀层可加厚很多，还可再拉拔不会留有针孔；用高频预热钢丝外表薄层、镀时又短，出模立即水冷，所以钢丝主体大部仍能保持低温。性能基本不变，应可行。 ⑵ 铜丝、细管热镀银：适用于航天的高频导电元件，减少重量节约贵金属。⑶钢丝热镀铜：70年代湖南湘潭钢厂曾试制出铜包钢丝。用钢锭车成元柱形，再与熔化的铜液铸在一起，经轧制和拉拔成铜包钢线材。而此法能简化很多。

此类新产品开发市场前景和节能意义巨大无疑。

 

五 今后设想：

此法如能成功，环保节能效果如此显著，我国有关部门必定会制定出相关法规政策予以强行推广，取缔原高耗能重污染的老工艺设备。与全球的节能减排环保精神同步。在此，笔者衷心祝愿我国的金属制品行业能率先打破旧框框，大胆进行改革、科学实验，在技术上走在世界同行的最前头！

 

参考实例及体会：

㈠ 天津某厂热镀锌锅加热效率实例：

一 现工艺：

1 班产：1.88 T/h   

2 锌耗定额： 22kg/T

3 锌锅温度：450度

4钢丝头数：32根

5锌锅尺寸：长:4M    宽：1.3M（已近于最窄）  深：1.2M

6热耗情况：

⑴ 钢丝耗热：92800 kca/h        合108kwh

⑵锌耗热：锌耗：22kg/吨  每时：2730kca/h 合3.2kwh

⑶锌液表面散热辐射：21000kca/h  对流;70000kca/h     

   共91000kca/h           合105.8kwh

⑷ 炉侧面散热：2340kca/h            合 2.7kwh

（炉底隔热较好忽略不计）

⑸总耗电：108+3.2+105.8+2.7＝219.7kwh

⑹热效率：（钢丝加热算为有效功）

（108+3.2）/（108+3.2+105.8+2.7）＝111.2/219.7

＝50.6％

⑺锌液表面散热达：105.8/219.7＝48.2％

⑻钢丝耗热：108/219.7＝49.2％

⑼锌有效耗电：3.2kwh 仅占：3.2/219.7＝1.5％！

每吨产品耗能：219.7kwh/1.88T=117kwh/t

可见：1 锌液表面散热近半。2钢丝吸热近半。本方案恰好是解决了锌表面散热和降低钢丝的吸热量！

二 按新方案热耗估算：

1 锌锅裸露面积比为：

锌块加入口面积：设0.3*0.1米

裸露面积为原来的（0.3*0.1）/（4*1.3）＝6％   新表面散热为：105.8*0.06＝6.1kwh 

2钢丝表面薄层预热：按原钢丝耗热60％计：

108*0.6＝64.8kwh

其余如侧面减小、锌耗降低等忽略不计。

3新方案每吨耗热：

(6.1+64.8+3.2+2.7)kwh/1.88T＝40.9kwh/t

只为原耗的35％   每吨净降117-40.9＝76.1kwh 

㈡ 关于浸锌时间（路线）缩短的可行：

老镀锌工艺因受传统设备所限，常把工艺参数如：锌液温度、浸锌时间及线速度等形成固定概念，一般轻易不敢变动。

现举几例证明浸镀时间大可缩短：

1 在小试熱镀D＝1.7MM钢丝时，虽线速仅为2M/秒（客观条件所限）但多次实验结束时都是把小锅内余锌镀完，而从镀线表面看无锌处黑白界线分明，镀层完好。可以想象在锅内锌液即将耗尽时的浸镀时间应是很短暂。

2 在电子线路板的接点焊接时，常使用波峰焊。在锡锅中部凸起宽约两公分的锡浪，线路板在上方以每秒约一米速度擦过其焊点即全部焊牢。每个焊点浸焊时间不到0.03秒！

3国外曾报道：将钢丝加热后通过一锌粉盒，即可成镀锌钢丝。可见预热钢丝可缩短浸镀时间、提高产量。

㈢ 锌液的流动性与控制：

由于锌液的内聚力较大，对非金属又不浸润，流动性较差。再由于此法盛锌锅很浅、镀孔线路短，出口处压强较低。所以能做到很好的封闭不漏锌。笔者在小试时因多次更换底模，坩埚底部螺纹变平，只用石棉绳缠绕后将模具塞住即可正常开车试验，锌液也没渗漏。一次小试镀直径1.6毫米钢丝，因放线故障使线速骤减，而出锌量未及时调节，出现了“堆锌”现象，见图七。下部为原正常出线，上部是锌液过盛而沿线下流使部份直径变粗。从图六可看出：1出锌量比较稳定。而不是像水溶液那样到处乱流。2 锌液下流时其表面张力可使镀层厚度自动趋於均匀、同心。这无疑对厚锌层的镀加工是极为有利的。

 

图七

㈣ 天津某厂现有工艺氧化锌及锌铁合金生成量：

2007年1～9月底生产直径3毫米左右镀锌线320吨，共出氧化锌26吨,铁化锌13吨。

㈤ 关于加热方法：

1可任意选择电、煤、气、油等能源，耐火锅内留出热交换通道，占地小热效率高。

2 也可选用锌液的内加热，如电加热棒、加热片等。

参考文献：

1 镀锌钢丝引拔法     秦大雄译

2 低碳钢丝热镀锌法   孙建中著

 

作者简介

吴金盛70岁1958年毕业于天津工学院1998年退休时任天津市大成五金厂副总工程师。从事金属制品技术工作40余年，曾多次主持铝包钢丝新品开发、元钉小包装自动化生产一条线、镀锌成品大屏幕数显在线计重，（“金属制品”总136期）及计算机编程计算粉末冶金拉丝模重量等。多次获得天津冶金局“科技进步”、“重大技术攻关”和天津市“新产品开发”特等奖。1978年获“天津市有贡献的科技工作者”称号。

 

电话：022－81754611   022—23351628    e-mail: wjsh...@yahoo.com.cn

（专利号：ZL032844026

 

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你一定也抱怨过城市空气越来越糟吧？但你有没有想过，它和我们每个人的生活方式息息相关？譬如：随手关灯的道理人人都懂，却都仅仅认为它是为了节约电费。其实，每节约1度电就会少消耗400克煤，少排放约1千克的二氧化碳和30克的二氧化硫。随手关灯的价值远不只是那点电费。
　　环保生活可能会很麻烦，但如果大家都把它当生活中的习惯，这个麻烦不就不存在了吗？下面是你可以顺手做到的20件环保小事。

1.顺手关水龙头
　　洗手擦肥皂时，要关上水龙头。不要开着水龙头用长流水洗碗或洗衣服。看见漏水的水龙头一定要赶紧拧紧它。

　　2.一水多用
　　尽量使用二次水。例如，淘米或洗菜的第一遍水可以浇花；洗脸、洗衣后的水可以留下来擦地，冲厕所等。
　　多淋浴，少盆浴。淋浴不仅比盆浴节水，而且更卫生。

　　3.在马桶的水箱里放一个可乐瓶
　　如果您家冲水马桶的容量较大，可以在水箱里放一个装满水的大可乐瓶，一个可乐瓶的容量是1.25升，你的这一小小行动每次可节约1.25升水。

　　4.少用洗洁精
　　大部分洗涤剂是化学产品，会污染水源。洗餐具时如果油腻过多，可先将残余的油腻倒掉，再用热面汤或热肥皂水等清洗，这样就不会让油污过多地排入水道了。有重油污的厨房用具也可以用苏打加热水来清洗。

　　5.不要让电视机长时间处于待机状态
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　　6.用温水煮饭
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　　多利用公车、地铁、电车等公共交通工具，既可节约汽油，又可减少汽车尾气排放带来的大气污染，还可以缓解交通堵塞。有私家车的人尽量使用无铅汽油，因为铅会严重损害人的健康和智力。
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　　在很多国家使用再生纸已经成为时尚，人们以出示印有“再生纸制造”的句片为荣耀，以表明自己的环境意识和文明教养。
　　Recycle——分类循环，重拾废品回收的老传统
　“回收”这个词，对我们来说并不陌生。记得小时候，攒三个牙膏皮可以换一块糖饼；橘子皮晒干了可以卖给药店；废布头、废墨水瓶等都是能够得到再利用的。垃圾不仅没有造成环境灾难，还为社会提供了原料。而现在，我们纷纷把垃圾混装当成一种习惯。
　　要知道，垃圾混装是把垃圾当成废物，而垃圾分装是把垃圾当成资源；混装的垃圾被送到填埋场，侵占了大量的土地，分装的垃圾被分送到各个回收再造部门，不占用土地；混装垃圾无论是填埋还是焚烧都会污染土地和大气，而分装垃圾则会促进无害化处理；混装垃圾增加环卫和环保部门的劳作，分装垃圾只需要我们的举手之劳。

　　16.在家里设置三个分类垃圾筐
　　家庭垃圾通常可以分为：一、可回收物，包括废纸、废塑料、废玻璃、废金属等；二、不可回收物，包括灰土、菜叶、瓜果皮核等厨房余物；三、有害物，包括电池、荧光灯管。按这三咱类型，在家里分设三个垃圾筐，就可以在产生垃圾的同时完成垃圾分装。

　　17.每月卖一次废塑料废品、废纸、废玻璃、金属
　　不少废塑料可以还原为再生塑料，而所有的废餐盒、食品袋、纺织袋、软包装盒等都可以回炼为燃油。
　　1吨废塑料=600千克汽油
　　每张纸至少可以回收两次。办公用纸、旧信封信纸、笔记本、书籍、报纸、广告宣传纸、纸箱纸盒、纸餐具等在第一次回收后，可再造纸印制成书籍、稿纸、名片、便条纸等。第二次回收后，还可制成卫生纸。
　　铝制易拉罐再制铝，比用铝土提取铝少消耗71%的能量；回收一个玻璃瓶节省的能量，可使灯泡发亮4小时。

　　18.交换、捐赠、改造多余物品
　　你家里也许有一些留着无用，扔了可惜的东西，你可曾想过通过交换和捐赠的办法，使它在别人那时得到再利用？如果能将这些东西送到贫困地区或受灾地区，那就更是物尽其用了。
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　　Rescue——保护自然就是保护我们自己
　　在地球上，人不是惟一的动物，还有许许多多别的生灵。它们和人类一样，都是大自然的子民，任何一个物种的灭绝，都会影响到整个生物链的平衡。
　　保护生物的多样性，就是保护为类自己。让我们在每个人的心中，建起一座自然保护区。

　　19.拒食野生动物、拒用野生动物制品>
　　不吃野生动物做的菜肴，不去那些食用野生动物的饭店就餐。
　　不穿珍稀动物毛皮服装，不使用野生动物植物制品，如象牙、虎骨、红木家具等。

　　20.领养一棵树或做一天环保志愿者
　　参加领养树的活动，在树上挂一个小牌，写上你的名字，定期给它浇水、培土，照料它成长，让它成为你家庭的一员。
　　一棵50年树龄的树，产生氧气的价值约31200美元；吸收有毒气体、防止大气污染价值约62500美元；增加土壤肥力价值约31200美元；涵养水源价值37500美元；为鸟类及其它动物提供繁衍场所价值约31250美元；产生蛋白质价值2500美元。除去花、果实和木材价值，总计创值约196000美元。
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