高效环保无酸洗砂带除锈机在钢帘线上的应用

2017金属制品清洁生产会议论文

环保型磨削机在钢帘线生产中的应用

王宝玉 李龙彪 赵文斌 马 友 胡 琛

（冶金金属制品行业生产力促进中心 河南 郑州 450007

湖北福星科技股份有限公司 湖北 汉川 431608

杭州星冠机械科技有限公司 浙江 杭州311504）

摘 要 通过环保型磨削机与热盐酸化学在钢帘线盘条表面预处理生产线的改进应用比较，磨削机环保高效，酸污染及废酸水为零消耗，吨钢丝清洗水是改进前的1/2，仅为0.3t/t，电耗是热盐酸酸洗线的41%，只有7.1元/t，吨钢丝粗拉工序前处理成本仅为16.4元，而热盐酸酸洗则由于废酸处理等费用，吨成本达到35.7元；磨削机在钢帘线粗拉工序的成功应用，为推动钢帘线绿色制造集成技术奠定了基础，环保节能。 关键词 砂带磨削机；盘条表面处理；钢帘线；高效环保

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近几年，我国金属制品行业快速增长，2015年金属制品产量约为3000万t，钢帘线产量由2011年的148万t发展到2015年的181万t；在钢帘线粗拉生产中，盘条表面处理生产通常采用机械剥壳+热盐酸酸洗+涂硼生产工艺，尽管已经采用了酸雾抑制，但在目前国家对环保日益严重的前提下，酸洗的排污和水处理成本较高。在满足产品性能要求的同时，保护环境，节能降耗，是钢帘线生产企业必须考虑的问题，为此，福星科技通过改造四车间的1条粗拉生产线，取得了良好的效果。

1砂带磨削生产线工艺流程和原有流程特点对比 1.1砂带磨削生产线工艺流程及特点

盘条→检验→放线→机械剥壳 →砂带磨削→水洗→热水洗→涂硼→烘干→直进式拉丝机拉拔→工字轮收线，工艺流程如图1所示。 图1 砂带磨削生产线工艺流程图

该生产线优点是在线机械剥壳和砂带磨削，工艺简洁，无需酸及其加热系统，更没有废酸排放和废酸处理系统，生产线较短（比原有生产线短8m），生产成本相对较低，废酸及废水零排放；缺点为需要定期更换砂带，砂带机运行产生噪音，同时会有微量粉尘污染。 1.2原有生产线工艺流程及特点[1]

盘条→检验→放线→机械剥壳 →水洗→热水洗→热盐酸酸洗→水洗→表面调节→热水洗→涂硼→烘干→直进式拉丝机拉拔→工字轮收线，工艺流程如图2所示。

图2 原有粗拉生产线工艺流程图

该生产线优点是工艺成熟稳定，热盐酸试用温度50～60℃，酸洗效果好，使用效率高，由于采用抑制酸雾水帘密封装置

【2】

，解决了酸雾外溢问题，车间内基本闻不到酸味；缺点为生产线较长，

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酸液需专用耐腐蚀电加热器，有部分废酸和污水排放。

2 环保型砂带磨削生产线工艺与性能参数

走线根数：1；

处理线材直径：Φ5.5 mm-Φ6.5 mm； 钢帘线盘条材质:72A、82B； 盘条走线速度：80～120 m/min 砂带磨削速度及磨削量： 砂带尺寸：292mm*Φ1210mm 砂带目数：80～120目 配套拉丝机参数：LZ6～9/560 成品拉拔速度：约200～500 m/min

年处理量：3.0mm约0.4万t,2.20mm约0.44万t； 走线高度：1～1.2 m（与拉丝机匹配）； 生产线线长度：约18 m（放线至烘干机出口）； 装机功率：约11.5 kW（不含拉丝机）。

3 环保型砂带磨削机生产线主要组成 3.1放线架

放线架为生产企业原有的鸭嘴式放线架，无需动力，可承重2～3 t盘条。使用时由汽车叉车将盘条装到放线架上，经过乱线开关将盘条引至剥壳机组。 3.2剥壳机与矫直

机械剥壳主要根据盘条在合适的剥壳轮上反复弯曲、延伸变形的原理，去除盘条表面的热轧氧化皮，通常采用3向3组互为120°的剥壳轮变形弯曲，将脆性氧化皮剥离盘条表面，通过该道工序，基本上可去除85%～90%的氧化皮，但不能去除水锈氧化膜。

剥壳轮材质选用合金钢制作，辊槽深度为18～20 mm；辊轮通过气缸压力调节其弯曲量，并保持张力恒定。生产时氧化皮自动掉落到氧化皮收集盒内的收集袋中。为避免氧化皮的粉尘污染，整套装置通过安全盖进行封闭，安全盖在穿线时可以开启。盘条经变形弯曲后须进行矫直处理，使其顺利进入后道工序，对以后工序的槽体不磨损，在生产连续线上稳定运行。 3.3砂带磨削[3]

该工序为关键工序，砂带在一定的张力下与盘条进行物理摩擦，通过两组相互垂直方向摩削砂带，互为180°的2组垂直摩擦力作用到水平前行盘条表面，把钢帘线盘条表面残余氧化皮和锈蚀去除，盘条表面形成的凸凹不平的微小“纹”，有利于硼砂和润滑剂附着，满足拉拔润滑要求。 3.4硼化涂层

钢帘线生产拉拔前涂层常用硼砂涂层，涂硼温度约为90℃，硼化质量的好坏，直接影响拉拔质量，为保证温度均匀性，该槽体采用电加热方式，温控精度±1℃，加热功率15kW，槽体有效长度4.2m，出口增加气吹，一方面避免硼砂损失，另一方面减少后道工序烘干的加热功率，使带有硼砂的盘条有效的将拉丝粉带入拉丝模，有利于拉拔。

4 实际应用效果 4.1产品性能分析

通过钢帘线粗拉生产工序的改进和跟踪，改进后粗拉钢丝质量与原有的生产线相比，质量相当，半成品钢丝拉拔顺利，钢帘线产品质量不受影响，生产工人操作顺利，车间无酸雾，生产效率稍有提高。

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4.2社会效益对比分析

《中国制造2025》提出，坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针，坚持“市场主导、政府引导，立足当前、着眼长远，整体推进、重点突破，自主发展、开放合作”的基本原则，通过“三步走”实现“资源消耗大、污染物排放多的粗放制造向绿色制造转变”[4]。绿色生产，工艺先行，砂带磨削机的应用，无论电耗、水耗，还是酸耗及其水处理等资源消耗明显减少，社会效益显著。两种表面处理资源占有量对比分析见表1。

表1 两种表面处理方式资源占有量对比分析

生产方式

电容量 / kW

热盐酸酸洗连续线 砂带磨削连续线

27 13

吨钢丝 水耗量/ t

0.6 0.3

吨钢丝 耗酸量/kg 10.0 0

生产线长度

/m 32.0 16.5

废酸+污水 少量粉尘+噪音 环境成本

4.3效益对比分析

工艺的改进，企业不仅要考虑社会效益，还需要考虑经济效益和投资收益，通过6个月跟踪分析和对比，单条生产线年粗拉钢丝量按照5000t计算，年节省直接生产成本7.8万元[5]，生产线投资按照19万元计算，不到3年将收回投资成本，两种表面处理方式效益对比分析见表2。

表2 两种表面处理方式粗拉工序效益对比分析

生产方式

班产量 / t

热盐酸酸洗连续线 砂带磨削连续线

4.6 5.1

吨钢丝电 费用/ 元 17.5 7.1

吨钢丝酸 综合费用/t 18.2 0

砂带成本 /元 0 9.3

吨钢丝直接成

本/元 35.7 16.4

注：电价0.85元/度，盐酸150元/t；热盐酸加热采用电加热，加热功率约为23kW，酸费用含废酸处理等费用16.9元/t；吨钢丝电费用不含拉丝机费用；不含人工费及其他相同工序费用；上述数据为统计数据。

5 结语

改造试验结果表明，经砂轮带磨削除锈机处理的线材，表面光洁，满足钢帘线生产粗拉要求，对钢帘线生产后道工序没有影响，适于取代传统热盐酸，在目前“绿色制造、清洁生产”的环境下，“机械除锈+砂带磨削”依靠其节能环保的优势，有助于推进钢帘线产品绿色制造集成技术应用，可提高钢帘线产品的市场竞争力，社会效益显著。

（收稿日期：2017-09-08）

参考文献

[1] 宋为，王宝玉，汪凯. 高效节能机械剥壳在PC钢丝钢绞线生产中的应用[J]. 金属制品 2006（2）：18－19 [2] 张长江. MUM抑制酸雾水帘装置的设计与应用[J]. 金属制品 2007（4）：18－19

[3] 袁关兴，赵金权，马友等 环保型线材砂带除锈机的研制[J]. 金属制品 2017（3）：18－20 [4] 中国制造2025. 国务院. 2015.05.

[5] 宋为，王宝玉，毛璞等. 新型环保高效盘条表面处理生产线研制[J]. 金属制品,2012（4）：22-25.

作者简介

王宝玉 1964年生，冶金金属制品行业生产力促进中心教授高级工程师。 李龙彪 1968年生，高级工程师，湖北福星科技股份有限公司技术中心主任。 赵文斌 1985年生，杭州星冠机械科技有限公司技术部工程师 马 友 1982年生，杭州星冠机械科技有限公司销售经理 胡 琛 1980年生，杭州星冠机械科技有限公司外贸部经理

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