王希軍 郭瑞興

中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司 天津市

隨著無縫鋼管行業(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，為滿足市場需求，天津賽瑞機(jī)器設(shè)備有限公司自2007年開始進(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。

一、芯棒鍍鉻機(jī)組設(shè)計(jì)要點(diǎn)

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。賽瑞公司對國內(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主要問題：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。

1.密封系統(tǒng)

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，流過每組密封片的鍍液逐漸減少，鍍液可通過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，解決了鍍槽漏液問題。

2.電鍍時鍍液溫度控制

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檢測鍍液溫度，并將檢測信號輸送給電控系統(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。

3.絕緣與耐酸

在鍍鉻機(jī)組中，芯棒、鍍液及陽極圈均帶電，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。

二、機(jī)組設(shè)備構(gòu)成及特點(diǎn)

該機(jī)組由許多單臺設(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個換向器，同時帶動5個包膠的輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動。整套機(jī)組有6臺單輥道，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。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臺耐酸泵、1個沖洗槽和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的氧化物，沖洗液通過修整裝置的導(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臺耐酸泵和1個液位開關(guān)，槽里的酸液通過耐酸泵打回母槽中，用于鍍鉻，液位開關(guān)用來防止酸液過多溢出回收槽。

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)境污染問題，而且節(jié)約了成本。

鉻酸循環(huán)裝置由3個裝在鍍鉻裝置外的立式浸沒泵組成。在鍍鉻過程中，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)有浮動的液位計(jì)，用來檢查兩個槽中的鉻酸液面。當(dāng)需要補(bǔ)充鉻酸時，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。流下來的鍍液通過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管路輸送到回收槽中，減少動力源。

該機(jī)組已申報(bào)兩項(xiàng)國家實(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