热镀锌液中锌渣的电磁分离
连续热镀锌机组锌液出渣原因分析及控制对策
Ｆｅ＋ ７ Ｚｎ ＝ Ｆｅ Ｚｎ
溶解 的固体废 弃 化 合 物 ， 这 就 是 锌 渣 。锌 渣 产 生 量
２Ｆｅ Ｚｎ ７＋５Ａ１＝ Ｆ ｅ ２ Ａ１ ５＋ １ ４Ｚｎ
的大小 与多 方面 的 因 素有 关 ， 本 文 论 述 了在 包 钢 热
ｎ ｉ ｚ ｅ ｄ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｃ ｏ ｉ ｌ ａ ｎ ｄ ａ ｌ ｓ ｏ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｑｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｉ ｔ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｄ ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｚ ｉ ｎ ｃ ｓ ｌ ａ ｇ ；ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ；ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ；ｃ ｏ ｓ ｔ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
ＤｏＮＧ Ｓ ｈ ａ ｏ—ｓ ｈ ａｎ
（ Ｃ Ｓ Ｐ Ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ｏ ｆＳ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｏ ｒ ｐ ．ｏ ｆＢ ａ ｏ ｔ ｏ ｕ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｉ ｎ Ｉ ｎ ｎ ｅ ｒ Ｍｏ ｎ ｇ ｏ ｌ ｉ ａ， Ｂ ａ ｏ ｔ ｏ ｕ ０ １ ４ ０ １ ０ ， Ｎ ｅ ｉ Ｍｏ ｎ ｇ ｇ ｏ ｌ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
第４ ２卷 第 ６期
２ ０ １ ６年 ｌ ２月
包
钢
科
技
Ｖｏ １ ． ４ ２， Ｎｏ ． ６ Ｄｅ ｃ ｅ ｍｂｅ ｒ ， ２ ０１ ６
Ｓ ｃｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ Ｂａ ｏ ｔ ｏ ｕ Ｓｔ ｅ ｅ ｌ
连 续 热 镀 锌 机 组 锌 液 出渣 原 因分 析 及 控 制 对 策
热镀锌工艺中锌渣的形成及其控制
21Metallurgical smelting冶金冶炼热镀锌工艺中锌渣的形成及其控制陈学松（唐山钢铁集团责任有限公司，河北 唐山 063000）摘 要：随着科学技术的不断发展，越来越多的新工艺逐渐应用到热镀锌生产活动当中。
而在热镀锌产品生产过程中，常常伴随着锌渣缺陷，严重影响了产品表面质量，同时还会造成大量的资源浪费，难以满足实际的生产需求，不利于带动我国工业的发展。
因而在现阶段的热镀锌工艺生产活动中，要加强对锌渣形成及其成因的探究，充分了解锌渣形成的原因，并且能够采取积极有效的措，施加强改进，加强热镀锌工艺生产中锌渣生成量控制工作。
基于此，在本次研究中就结合我国大型钢铁厂镀锌线的现场生产作为研究对象，加强对热镀锌板锌渣形成缺陷机理的分析，探究形成原因，并提出相应的工作建议，全面加强锌渣生产量控制，提高镀锌板表面质量。
关键词：热镀锌工艺；锌渣；形成；控制；策略中图分类号：TG174.44 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）04-0021-2 收稿日期：2021-02作者简介：陈学松，男，生于1994年，汉族，河北唐山人，本科，助理工程师，研究方向：镀锌。
在钢铁行业发展过程中，逐渐加大了热镀锌板的需求量。
而随着人们生活水平的不断提升，人们的生活品质有了明显的提高，对工业生产有了更高的质量要求。
在热镀锌工艺开展过程中，要全面提升整体的施工质量，有效保障其表面的完整性，避免出现点状缺陷等，提升其整体的质量和品质。
在热镀锌工艺使用的过程中，常常会因为锌渣的产生，缩短了锌锅的使用寿命，同时还严重影响产品生产的整体质量。
随着工业的不断发展，在现阶段的热镀锌工艺使用过程中，要全面加强技术创新。
在提升产品表面质量的同时，采用积极有效的办法，保障相应生产活动能够更加高效稳定开展，且能够达到预期的生产目标。
因而在热镀锌产品生产活动中，则需要综合考虑到锌渣的形成对整个生产活动带来的影响，采用更加科学合理的办法，尽可能减少锌渣的生成量。
热镀锌过程中锌渣的形成及其控制
热镀锌过程中锌渣的形成及其控制锌渣的大量产生，不仅会影响产品的表面质量，而且会造成资源浪费，降低锌锅使用寿命。
文章结合国内某大型钢铁厂镀锌线的生产实践，对热镀锌板锌渣缺陷形成机理进行了分析，重点探讨锌渣产生的原因，提出在实际生产中从工艺和设备上采取措施进行控制，减少锌渣的产生，提高镀锌板表面质量。
标签：热镀锌；锌渣；锌锅；底渣1 前言随着钢铁行业的快速发展，市场竞争日趋激烈，用户对镀锌板表面质量的要求也不断提高。
锌渣的产生不仅缩短了锌锅的使用寿命，而且影响产品的表面质量。
人们越来越注重对锌渣的抑制和改善办法的研究。
各大生产厂家应从生产流程和生产设施方面改进，从而减少镀锌过程里产生的锌渣量，并采取有效方法进行抑制，以减少原料消耗，改善带钢的板面及性能。
本文从热镀锌生产中锌渣的形成机理和减少锌渣的有效措施方面进行探讨。
2 镀锌生产过程锌渣生成的机理无论采取何种措施进行产品的热浸镀锌，通过各种各样的反应、氧化以及腐蚀，锌锅中的液态锌中在所难免的会进入一定数量的铁元素，这一元素与Zn作用就会产出锌渣。
如果我们向锌锅中添加Al，这两种物质也会产生反应产出比重为4.2g/m2的Fe2Al5，由于这一物质的比重比锌液低，因此会浮在液体上部，曾经有人对这种情况进行过计算，镀锌过程中液态Zn中的Fe成分里，钢板溶解造成的损失约百分之七十点五，锌锅的腐蚀约百分之二点二。
铁进入锌液后，一般有83.7%形成底渣，6.1%形成了浮渣，10%附着于镀层。
我们通常所说的浮渣并不应该单单指分量较低的Fe2Al5，它还应该包括ZnO、Al2O3、ZnCl2及NH4Cl，通常进行溶剂法镀锌时会生成后面两种物质。
在连续热镀锌机组正常运转时，产生的浮渣通常由操作者手动通过捞渣勺进行打捞，主要目的就是防止由于锌渣过多而造成的产品表面缺陷等问题，很多大型机组在生产过程中还研制出了专门的捞渣设施及捞渣方法，从而有效提高了产品的表面质量。
生产过程中一定数量的Fe与Zn反应会产生FeZn7，它的熔点为640℃，高于锌液的温度，比重为7.25g/cm3，由于其比重比Zn大，因此会落入锌液底部形成我们通常所说的底渣，不但会造成大量的浪费而且会严重影响带钢的表面及性能。
热镀锌机组炉鼻子内锌灰锌渣的清除装置[实用新型专利]
![热镀锌机组炉鼻子内锌灰锌渣的清除装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/73d728d1a32d7375a51780db.png)
专利名称：热镀锌机组炉鼻子内锌灰锌渣的清除装置专利类型：实用新型专利
发明人：张理扬,李俊,吴彬,闻景超,钱洪卫
申请号：CN200820150769.1
申请日：20080710
公开号：CN201217680Y
公开日：
20090408
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种热镀锌机组炉鼻子内锌灰锌渣的清除装置，包括一净化室，置于热镀锌机组锌锅的一侧，净化室通过一隔离板分割成两个隔离室，隔离板上开有若干连通孔，净化室上设有加热保温装置和测温计；第一液态金属泵，其抽取口伸入炉鼻子内的锌液中，抽送口伸入第一隔离室的锌液中；第二液态金属泵，其抽取口伸入第二隔离室的锌液中，抽送口伸入锌锅内的锌液中。
它能够净化炉鼻子内锌灰和锌渣及净化锌锅内锌液，同时避免采用传统的锌灰泵造成的锌液剧烈波动，减少了因锌液波动产生的锌液氧化，提高热镀锌产品的表面质量，从而得以生产出表面质量优良的热镀锌汽车外板。
申请人：宝山钢铁股份有限公司
地址：201900 上海市宝山区富锦路果园
国籍：CN
代理机构：上海东信专利商标事务所
代理人：杨丹莉
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热镀锌废液中锌的回收再利用新技术
处理设备 ， 其 中就配备 了对锌的回收再利用设备 ，
其工艺流程如图 ３ 所示 。 首先向反应釜中加入镀锌废液 ， 然后加入碱性
图１ 以往 的废 液 处 理 方 法
药剂使其达到弱碱性 ，同时通过新标准曝气装置使
其 中的铁得到空气氧化作用。 再通过控制溶液的 Ｐ Ｈ 以往，无法分离出废液 中的锌和铁 ，经过中和 值使 ２价铁得到空气氧化，若溶液的 Ｐ Ｈ值过低氧
化物呈现为红褐色的污泥，其铁含量达 ３ ０ ％以上 ，
然 后 对这 些污 泥进 行填 埋处理 。
分离回收技术 ， 解决了以往无法实现的分离废液中
来处理。如图 １ 所示用专用车将废液运送到产业废
弃物 中间处理站处理 ，由于该废液具有强酸性 ， 需
要用 碱性 药剂来进 行 中和处 理 。
表 １渡锌废液成分
重
＜１ ５ ％ ～１ Ｏ ％ １ ０ ％ ～１ ５ ％ １ ． ２—１ ． ４
１ ． ３ 锌的回收利用方法 Ｊ Ｆ Ｅ环保部横滨市鹤见地区的工厂 内设有废液
处理并脱水的含有锌 和铁混合物的锌铁污泥是通 化速度会变慢 ，反之若溶液的 Ｐ Ｈ值过高又很难将
过填埋处理的，污泥量会达到废液总量的 ６ ０ ％。
锌和铁进行分离。镀锌废液 中的 ２ 价铁氧化成 ３ 价
１ ． ２ 铁和锌的分离回收技术
Ｊ Ｆ Ｅ环保和工程部门在 日 本首次研发 出的铁锌
铁后 ， 用过滤装置脱水将铁除去 ，３价铁的脱水 固
１ 锌 的回收再利用新技术
１ ． １热镀锌废液 从热镀 锌工厂排 出的高浓度废液 中含有锌及 铁 ，如表 １所示锌浓度为 １ ０ ％一１ ５ ％，铁浓度为 ５ ％～１ ０ ％， 东日 本地区每年排出的废液量就达 １ 万 ｔ 之多，这些热镀锌废液大部分被作为产业废弃物
应用于连续热镀锌生产线锌锅内除渣设备研究
1
夹具易损坏等技术问题，除渣机器人技术没能得到 推广。其主要原因：(1)不了解锌渣的产生及分布情 况， 误认为锌渣的分布范围集中的锌锭融化的位置， 所以设计除渣设备时一般是固定在融锌锭区域，但 由于锌锅直径较大，在除渣机器人操作之前需要人 工将锌渣集中到机器人操作区域，然后由机器人将 锌渣捞起过滤再倒入渣池。如图 3(a)(b)所示。(2)狭 小操作空间运行，没有发现利用机器人比手动操作 图 1 锌渣 图 2 镀锌板表面缺陷 的更灵活的优势。
The Research on Dross Removing Equipment in Hot Dip Galvanizing Pot
Abstract:In the Process of Continuous Hot-dip Galvanizing, A Large Amount of Dross Appears on the Surface of Molten Zinc . If Not Removed in Time, the Dross adheres on the Steel Surface, which Leads to Surface Defect. It Is Necessary to Carry out Systematic Research on Dross Removing Equipment. The Distributing Characteristies of Dross Is Analyzed to Provide Important Theoretical Basis for the Design of Dross Removing Robot and the Dross Removing Operation guidence. The Main Equipment of the Robot System Is intruduced and Applied to Site Operation of Dross Removing. It Has Been Proved That the Dross Removing Robot Could Clear Dross and Reduce Dross Defect Effectively. Key words: hot dip galvanizing pot,quality of zinc coating,dross removing,Robot 建议文章进行如下修改: 1,论文的创新性不足,重点应写机器人除渣的技术细节,以及跟国内外同类型相比有什么创新. 2,题目改为<连续热镀锌生产线锌锅内除渣设备应用研究>更通顺.结论应该形成文字表述,注 意文字间衔接. 3,关键词中机器人太宽泛,应写明具体应用;文章中图片数量应压缩,最少不超过 6~10 个图片. 4,文章介绍国内外除渣应用过多,应缩小篇幅,重点突出作者设计机器人除渣的特性和优点. 5,引用文献标注最好逐一标注,按照升序排列.[10-13]表述不规范. 6,文章有部分段落欠通顺,比如结论(3)中”有效降低引起的锌渣缺陷”,应明确指出”有效降低??? 引起的锌渣缺陷”,降低的量化数值大概是多少.
用N235从热镀锌酸洗废液中萃取分离锌铁
Vol. 40 No. 3(Sum. 177)June2021第40卷第3期（总第177期）2021牟6月湿法冶金 .Hydrometa l urgyofChina 用N235从热镀锌酸洗废液中萃取分离锌铁陈灵丽】，谈定生12&卩 维】，丁家杰】，王俊杰】，杨 健1&,丁伟中12（1.上海大学材料科学与工程学院，上海200444；2.上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室，上海200444）摘要：研究了用N235从热镀锌盐酸酸洗废液中萃取Zn 2+、Fe 3+和Fe 2+，考察了废液中Zn 2+质量浓度、萃取时间、萃取剂体积分数、相比（E/V a ）、温度及助萃剂Cl 浓度对金属离子萃取率及分离系数的影响）结果表 明：在有机相组成为50%N235 + 50%260*溶剂油、V °/V a = 1/1、室温（24 f + 1 f ）条件下，废液中加入适量Cl ，萃取5 min,Zn 2+单级萃取率为83.06% ,Zn/3Fe 分离系数达41.90；经过3级逆流萃取，Zn 2+萃取率达94.8%，总铁萃取率为16.52%，锌/铁分离效果较好。
通过萃取前后对有机相的红外光谱分析，确定N235萃取金属离子的机制为金属配阴离子与胺盐中的氯离子发生交换形成疏水性离子缔合体而进入有机相。
关键词：N235；热镀锌酸洗废液；溶剂萃取；锌；铁中图分类号：TF804.2；TF813 文献标识码:A 文章编号= 1009-2617（2021）03-0211-06DOI ： 10. 13355/j. cnki. sfyj. 2021. 03. 008将钢铁制品浸于熔融金属锌中，使其表面镀 上一层金属锌的热镀锌技术，是延缓钢铁材料环 境腐蚀、提高钢铁制品质量和延长钢铁材料使用寿命的有效方法之一1。
热镀锌工艺中，酸洗、漂洗工段产生的废水呈酸性，其中含有铁、锌离子， 直接排放会对环境造成巨大危害，因此，在排放前需要进行除杂处理。
热镀锌液中锌渣的电磁分离
第20卷第7期2008年7月 钢铁研究学报 Journal of Iron and Steel ResearchVol.20,No.7 J uly 2008作者简介:任玉森(19722),男,博士生,高级工程师; E 2m ail :renys @ ; 修订日期:2008201223热镀锌液中锌渣的电磁分离任玉森1,2, 沈建国2, 张宏伟1, 疏 达3, 董安平3(1.天津大学,天津300071; 2.宝山钢铁集团公司技术中心,上海201900;3.上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海200030)摘 要:锌液中的锌渣是影响热镀锌钢板表面质量的重要因素。
从电磁净化理论分析和电磁分离实验研究两个角度出发,对解决热镀锌液中锌渣的去除进行了探讨。
结果表明,在磁场频率1715k Hz 、磁感应强度均方根值0105T 时,电磁作用10s ,可有效去除粒度大于10μm 的锌渣;通过对锌液的连续净化处理,粒度小于15μm 的锌渣去除效率可达到8215%。
关键词:热镀锌;锌渣;电磁分离中图分类号:T G 17414,TM15412 文献标识码:A 文章编号:100120963(2008)0720050205E lectrom agnetic Separation of Zinc Dross inH ot Dip G alvanizing Melt UsingREN Yu 2sen 1,2, SH EN Jian 2guo 2, ZHAN G Hong 2wei 1, SHU Da 3, DON G An 2ping 3(1.Tianjin University ,Tianjin 300071,China ; 2.Research and Development Center of Baosteel ,Shanghai 201900,China ; 3.State Key Laboratory of Metal Matrix Composites ,Shanghai Jiaotong University ,Shanghai 200030,China )Abstract :Zinc dross is the most important factor impairing the surface quality of the hot dip galvanized steel sheets.Experiments of separating zinc dross f rom hot dip galvanizing zinc melt were conducted on a laboratory 2scale apparatus by using high f requency alternating magnetic field.The experimental results showed that zinc dross particles larger than 10μm can be removed when the f requency is 1715k Hz ,effective magnetic flux intensity is 0105T ,and the imposed time is 10s.Experiments of continuously separating zinc dross f rom hot dip galvani 2zing zinc melt were conducted too ,the separating efficiency of particle size smaller than 15μm zinc dross was 8215%.K ey w ords :hot dip galvanizing melt ;zinc dross ;electromagnetic separation 在热镀纯锌(GI )和热镀锌合金化(GA )生产中,锌液中的锌渣是影响热镀锌钢板表面质量的重要因素[1]。
溶剂萃取法从镀锌酸洗废液中分离锌_铁的研究
¹
基金项目: 广州市环境保护局资助项目 ( II 99- 05) 收稿日期: 2003 -04 -07 第一作者 男 副教授
48
矿 冶
工
程
第 23 卷
分离铁、 锌的效果较好, 笔者在前期的工作中比较了三 烷基胺 N235 ( R3N) 与季胺盐 N263 ( R3 CH 3NCl) 对锌的萃 取效果 , 发现在低 pH 值的条件下 , N235 对锌的萃取效 果并不理想, 而 N263 对锌的萃取率较高
[ 5]
N263 在磺化煤油中的溶解度不大 , 需加入部分 TBP 作助溶剂以促 进溶解。根据实验经验 , N263 与 TBP 的 配比为 4B1 时 ( 体积比 ) 时即可保证 N263 全部溶解, 但 当磺化煤油中 N263 的浓度超过 40% 以后 , 有机相即不 稳定, 当其与水相接触一段时间 , N 263 从磺化煤油中析 出, 并在油水两中之间形成新的相。因此, 实验中萃取 剂浓度最高取为 30% ( 体积比) 。 实验结果表明: 当萃 取剂浓度为 23% ~ 24% 时, 铁锌分离系数达到最高点 , 在此之后分离系 数下降。 这是因为萃取剂浓度增加到一定程度后 , 过剩的萃取 容量势必将部分铁也萃取进入有机相, 导致分离系数 下降。经检测, 进入有机相的总铁中以三价铁离子居 多, 表明在实验条件下 , 溶液中三价铁离子过多 , 会影 响锌铁的分离效率。 3. 2 Cl- 离子对锌、 铁分离的影响 笔者前期的研究结果表明: 在低 pH 值的条件下, 加入一定的 Cl- , 有 助于锌萃 取率的提 高, 这 是因为 Zn2+ 与 Cl- 形成的络阴离子 ZnCl4 2- , 更容易被 N263 萃 取, 考虑到此因素, 在实验中考察了 Cl- 对锌铁分离的 影响。 Cl 加入量按与水溶液中金属离子的摩尔比 4B1 加入 , 在有 Cl- 参与的情况下, 锌铁的分离系数随萃取 剂浓度的改变而发生较大幅度的变化。在萃取剂浓度 低于 13% 时 , 分离系数的变化比较平缓 ; 而当萃取剂 浓度在 13% ~ 19% 时 , 锌铁分离系数随萃取剂浓度的 增大而急剧增大 ; 当萃取剂浓度超过 21% 以后, 锌铁 分离系数急剧下降。对于上述现象 , 笔者认为BCl- 对
关于锌矿中锌的分离与测定
锌矿中锌的测定基本方法（综述）摘要: 锌矿测定锌的基本方法包括了滴定法，原子吸收，色谱法，分光光度法，红外光谱，浮选分离等。
通过原子吸收精密度及准确度试验表明，选择火焰原子吸收分光光度法直接测定锌矿中高含量锌，其结果准确可靠，重现性好，且操作简便、快速，能满足实际生产分析的需求摘要，而色谱法与分光光度法所测结果与其它分析方法测定的结果相符。
本文系统研究了锌矿中锌的含量测定的基本方法，以及可能涉及到测定类型。
关键词：原子吸收;滴定法，色谱法，分光光度法;锌;测定中图分类号:XXXX 文献标识码:X本文中研究的是锌矿中锌元素的测定方法，通常我们较为熟知的是滴定发而已，对于分析化学中的滴定法而言，其测定过程侧重于人为因素的影响，误差较大。
另外的原子吸收直接测定锌矿中高含量锌，其结果准确可靠，重现性好，且操作简便、快速，能满足实际生产分析的需求摘要，而，而色谱法与分光光度法所测结果与其它分析方法测定的结果相符。
本文系统研究了锌矿中锌的含量测定的基本方法，以及可能涉及到测定类型。
以原子吸收为例，其基本原理 (AAS)是利用气态原子可以吸收一定波长的光辐射，使原子中外层的电子从基态跃迁到激发态的现象而建立的。
由于各种原子中电子的能级不同，将有选择性地共振吸收一定波长的辐射光，这个共振吸收波长恰好等于该原子受激发后发射光谱的波长，由此可作为元素定性的依据，而吸收辐射的强度可作为定量的依据。
AAS现已成为无机元素定量分析应用最广泛的一种分析方法。
原子吸收光谱法该法具有检出限低（火熖法可达μg/cm–3级）准确度高（火熖法相对误差小于1%），选择性好（即干扰少）分析速度快等优点。
锌在自然界中具有较高的丰度，其主要用途是制造锌合金和其它金属的保护层是现代工业的重要原料。
锌也是生命体中必需的微量元素之一，对人体免疫、消化循环、神经、生殖、运动等功能起着重要作用，其摄入量不足或过量均会使人体机能受到损害。
因此准确测定其含量就显得极为重要，而这就需要使用可靠、高效的分离富集及检测技术。
热镀锌液中锌渣的电磁分离理论及实验研究的开题报告
热镀锌液中锌渣的电磁分离理论及实验研究的开题报告一、项目背景热镀锌液是一种在锌渣中添加锌粉或锌合金，通过热反应将锌镀在钢铁表面的液态镀锌工艺。
在这个过程中，锌渣会随着时间的推移逐渐粘附在钢铁表面，导致钢铁镀层不完整，影响其防腐性能。
因此，在热镀锌液中进行锌渣的分离对于提升涂层的质量及提高涂层的防腐性能具有重要的意义。
目前，最常见的分离锌渣的方法是通过重力分离或重力离心分离。
这些方法在分离大颗粒锌渣时效果较好，但随着粒径的减小，分离效果逐渐降低。
因此，研究锌渣电磁分离方法具有非常高的实用价值和研究价值。
二、研究内容本项目旨在研究热镀锌液中锌渣的电磁分离方法，主要包括以下内容：1. 分析锌渣的物理性质：通过对锌渣的磁性、电性、比重等物理性质进行分析，为后续实验提供参考依据。
2. 设计电磁分离实验装置：研究锌渣在不同电磁场下的移动规律及分离效果，并根据实验结果优化电磁分离装置的参数。
3. 分析实验结果：通过实验数据的分析，探究不同电磁参数对分离效果的影响，为优化电磁分离方法提供理论依据。
4. 优化分离方法：通过实验结果的分析和对分离方法的优化，提高分离效果，为热镀锌液中锌渣的分离提供新的解决方案。
三、研究意义热镀锌工艺作为一种广泛应用于钢铁工业领域的镀锌方法，其镀层的质量和防腐性能直接影响到钢铁产品的质量和使用寿命。
本项目研究的电磁分离方法，不仅能够提高热镀锌液中锌渣的分离效率，降低工业生产中的资源浪费，还能够提高涂层的质量和防腐性能，促进钢铁工业的可持续发展。
四、研究方法1. 理论分析：通过对锌渣的物理性质进行分析，建立锌渣的电磁分离数学模型，为后续实验提供理论依据。
2. 实验方法：采用电磁分离实验装置，将锌渣置于不同电磁场下进行实验，实验中测量锌渣的分离效果，并记录实验数据。
3. 数据分析：通过对实验数据的分析，探究不同电磁参数对分离效果的影响，并优化电磁分离方法。
五、进度计划1. 第一阶段（1个月）：完成文献调研和理论分析，建立锌渣的电磁分离数学模型。
锌锅除渣机器人在热镀锌线上的应用研究
锌锅除渣机器人在热镀锌线上的应用研究随着工业化的发展，热镀锌处理在金属材料防腐蚀方面得到了广泛应用。
然而，在热镀锌过程中，锌渣的产生成为了一个难题。
随着传统人工除渣方法的效率低下和劳动强度高的问题日益突出，锌锅除渣机器人应运而生，为热镀锌线的除渣工作提供了一种高效、智能的解决方案。
锌锅除渣机器人是一种基于人工智能技术的自动化设备，其主要功能是在热镀锌线上进行锌渣的除去。
该机器人利用先进的视觉识别技术和机器学习算法，能够准确识别和定位锌渣，并通过机器臂进行精确操作，完成除渣任务。
在热镀锌过程中，锌渣是由于锌液在熔融状态下形成的一种固态残留物。
这些锌渣会附着在热镀锌线上，影响涂层的质量和外观，甚至会导致设备堵塞和故障。
传统的除渣方法主要依靠人工操作，工人需要站在高温环境下进行除渣，不仅劳动强度大，而且效率低下。
而锌锅除渣机器人的出现，则有效地解决了这些问题。
锌锅除渣机器人的工作原理是将热镀锌线上的锌渣视为目标，通过视觉识别系统进行图像采集和处理，确定锌渣的位置和形状。
然后，机器人根据预先编程的路径规划，利用机器臂对锌渣进行抓取和清除。
在这个过程中，机器人能够自动调整姿态和力度，以适应不同形状和大小的锌渣，并能够实时感知环境变化，确保操作的准确性和安全性。
与传统的人工除渣方法相比，锌锅除渣机器人具有显著的优势。
首先，机器人能够实现全天候、连续运行，无论是在白天还是夜晚，都能够保持高效工作。
其次，机器人的工作速度快，精度高，能够在短时间内完成大量的除渣工作，提高了生产效率。
此外，机器人的操作过程中不存在疲劳、分心等因素，能够保证操作的稳定性和一致性。
最重要的是，机器人的应用可以有效降低劳动强度，减少了工人的安全风险，提高了工作环境的舒适度。
然而，锌锅除渣机器人在热镀锌线上的应用也面临一些挑战。
首先，机器人需要具备较高的智能化水平，能够准确判断和识别锌渣，避免对其他物体产生误操作。
其次，机器人需要具备较强的抓取能力和力度控制能力，以应对不同形状和大小的锌渣。
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第20卷第7期2008年7月 钢铁研究学报 Journal of Iron and Steel ResearchVol.20,No.7 J uly 2008作者简介:任玉森(19722),男,博士生,高级工程师; E 2m ail :renys @ ; 修订日期:2008201223热镀锌液中锌渣的电磁分离任玉森1,2, 沈建国2, 张宏伟1, 疏 达3, 董安平3(1.天津大学,天津300071; 2.宝山钢铁集团公司技术中心,上海201900;3.上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海200030)摘 要:锌液中的锌渣是影响热镀锌钢板表面质量的重要因素。
从电磁净化理论分析和电磁分离实验研究两个角度出发,对解决热镀锌液中锌渣的去除进行了探讨。
结果表明,在磁场频率1715k Hz 、磁感应强度均方根值0105T 时,电磁作用10s ,可有效去除粒度大于10μm 的锌渣;通过对锌液的连续净化处理,粒度小于15μm 的锌渣去除效率可达到8215%。
关键词:热镀锌;锌渣;电磁分离中图分类号:T G 17414,TM15412 文献标识码:A 文章编号:100120963(2008)0720050205E lectrom agnetic Separation of Zinc Dross inH ot Dip G alvanizing Melt UsingREN Yu 2sen 1,2, SH EN Jian 2guo 2, ZHAN G Hong 2wei 1, SHU Da 3, DON G An 2ping 3(1.Tianjin University ,Tianjin 300071,China ; 2.Research and Development Center of Baosteel ,Shanghai 201900,China ; 3.State Key Laboratory of Metal Matrix Composites ,Shanghai Jiaotong University ,Shanghai 200030,China )Abstract :Zinc dross is the most important factor impairing the surface quality of the hot dip galvanized steel sheets.Experiments of separating zinc dross f rom hot dip galvanizing zinc melt were conducted on a laboratory 2scale apparatus by using high f requency alternating magnetic field.The experimental results showed that zinc dross particles larger than 10μm can be removed when the f requency is 1715k Hz ,effective magnetic flux intensity is 0105T ,and the imposed time is 10s.Experiments of continuously separating zinc dross f rom hot dip galvani 2zing zinc melt were conducted too ,the separating efficiency of particle size smaller than 15μm zinc dross was 8215%.K ey w ords :hot dip galvanizing melt ;zinc dross ;electromagnetic separation 在热镀纯锌(GI )和热镀锌合金化(GA )生产中,锌液中的锌渣是影响热镀锌钢板表面质量的重要因素[1]。
锌渣是锌液中溶解的Fe 与熔融Zn 或与锌液中添加的Al ,在高温下形成的Fe 2Zn 系或Fe 2Al 系金属间化合物。
研究表明,在连续生产热镀锌过程中,锌液一般处于铁饱和状态,锌浴内不可避免会不断析出Fe 2Zn 或Fe 2Al 金属间化合物晶粒[2]。
根据锌渣在锌液内所处状态的不同,可以把锌渣归为表渣(面渣)、底渣和游离渣(悬浮渣)3类。
不同粒度和不同种类的锌渣被带钢带出锌锅的概率各不相同[3],锌渣粒度越大,带出锌锅的概率越小,3种不同类型锌渣附着于镀锌板的概率从大到小依次为:面渣>浮渣>底渣。
由于锌渣消耗大量的锌(GI 生产中耗锌913%,GA 生产中耗锌2417%[4]),沉积的底渣或浮渣粘连在沉没辊或钢板上将严重影响其表面质量,因此控制锌渣形成是生产高质量热镀锌板的关键。
目前,主要通过严格控制锌浴中的Al 含量、锌浴温度和浸镀时间等工艺参数[5]或改造镀锌设备[6]等措施来减少锌渣的生成。
在生产过程中,常常通过捞渣来去除产生的面渣,对于底渣只有在沉积到一定程度后停车才能捞取,而对浮渣则无能为力。
捞渣时,不可避免夹带出大量的锌,造成锌这一紧缺资源的浪费。
显然,如能针对这一问题开发相应的锌液净化技术,将从根本上解决锌渣这一影响热镀锌板表面质量的国际性难题。
1 液态金属电磁净化方法111 电磁分离机理 利用金属液与其中异质颗粒之间的导电性差,可以在电磁场的作用下实现异质颗粒与金属液的分离,被分离的颗粒随后通过介质的固定和捕获作用加以去除即可实现金属液的电磁净化。
在电磁场作用下,单位体积的熔体受到的电磁力为: f em=J×B(1)式中,J为熔体内部的电流密度;B为磁感应强度。
当颗粒与熔体之间存在导电性差异时,颗粒除受电磁力作用外,还受到周围流体施加的表面力的作用,形成的合力为[7]: F=32J B Vσf-σp2σf+σp(2)式中,σf,σp分别为熔体和颗粒的导电率;V为颗粒的体积。
对于非导电颗粒(σp=0)或相对于熔体导电性很差的颗粒(σp/σfν1),则有: F=34J B V(3) 式(3)表明,在电磁场作用下,金属熔体中的非导电颗粒受到一个与熔体所受电磁力方向相反的挤压力的作用时,其大小在数值上等于等体积金属熔体所受电磁力的0175倍。
因此,通过在金属熔体内施加定向电磁力作用即可实现熔体内非导电颗粒的定向分离。
112 电磁净化技术方案 电磁净化工艺方案主要有:正交的直流电场和稳恒磁场、交流电场、固定交变磁场和移动磁场,其中以外加交变磁场的方式最便于实施[8]。
外加交变磁场可以是工频磁场,也可以是频率范围在1～50k Hz的中高频磁场。
高频交变磁场已在磁悬浮和软接触结晶器中得到广泛应用,而且在钢液电磁搅拌方面的应用也已经很成熟[9]。
根据电磁感应定律和Maxwell方程,通入高频电流的螺线管内部导体中会感生出频率与交变磁场一致的涡电流,其与外加电流的相位差为180°。
正交的涡流与磁场相互作用,使与金属液存在导电性差异的颗粒受到电磁斥力的作用而向分离器通道内壁迁移,最后黏附在壁面而被去除。
2 锌渣分离静态实验211 实验原料 采用0号锌锭,其化学成分(质量分数,%)为: Pb<01003,Fe<01001,Cd<01001,Cu<010010,余为锌。
加入9915%高纯铁粉和991999%高纯铝块以使锌液中生成锌渣。
将锌锭、铁粉和铝块按一定比例配制后在井式坩埚电炉内升温至500℃熔化,保温1h,总重量约5kg。
212 实验装置 高频磁场发生设备为J GGCI250210/30型IG B T 感应加热电源,额定功率20kW。
用紫铜方管绕制成若干匝数的感应加热线圈,接在非晶变压器的输出端,可产生频率约为20k Hz的高频感生磁场,线圈内通循环水冷却。
线圈内径75mm,高200mm。
采用小线圈测量法测定磁感应强度。
线圈中放置圆管或方形陶瓷管作为净化器。
图1为静态分离热镀锌液锌渣装置示意图。
213 磁感应强度的测定 采用小线圈法在空载下测定磁感应强度。
通过示波器测定出某位置的感应电动势,如果各电磁量都为正弦变化时,可用式(4)计算出该位置的磁感应强度有效值,即: B e=E4144f N S(4)式中,B e为测得的磁感应强度有效值;E为感应电动图1 热镀锌液电磁净化实验装置示意图Fig11 E lectrom agnetic separation apparatus forhot dip galvanizing zinc melt・15・第7期 任玉森等:热镀锌液中锌渣的电磁分离 势(均方根值);f 为被测试磁场的频率;N 为小线圈的有效匝数;S 为测试线圈的有效面积。
本实验采用线圈常数N S =21068×10-3m 2的小线圈。
测试所得线圈内的磁感应强度分布见表1。
可见,线圈中部轴线上磁场最强,而在线圈头尾两端磁感应强度有效值明显小于中心。
表1 线圈内的磁场分布T able 1 Magnetic f ield distribution in induction coil测量位置f /k HzB e /T 线圈底部1713001040 距底部40mm 1712901043 距底部80mm 1713001054 距底部120mm 1713501038 距底部160mm1713001030214 实验过程 开启高频电源,调节输出功率至实验所需值,将熔化的待净化锌液在坩埚内充分搅拌(约搅拌3min )后浇入分离器,电磁场作用10s 后关闭高频电源,待分离器内锌液完全凝固后取样进行金相组织分析,并与净化前所取试样进行对比。
采用定量金相分析法评定净化效果。
定量金相系统由OL YM 2PU S PM E3型卧式金相显微镜和L ECO 图像分析软件组成。
215 结果分析21511 净化前锌液定量金相分析 为考察锌渣电磁净化效果,对净化前锌液进行金相分析,可见净化前锌渣分布均匀、分散,形状不甚规则,粒度大小不一[图2(a )]。
利用定量金相系(a )金相组织; (b )锌渣粒度分布图2 净化前试样的金相组织及粒度分布Fig 12 Metallographic structure of sample before sep aration and its particle size distribution统对净化前试样的金相组织进行分析,选取20个视场统计锌渣粒度,所选视场内锌渣数为131个,最大粒度37μm ,最小粒度3198μm[图2(b )]。