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4技术分析
4.1技术基础
鞍山友谊预应力制品有限责任公司主要以生产低松驰高强度预应力钢绞线、 钢丝, 生产设备和技术力量雄厚, 具有较强的研究开发能力的技术团队, 具备了产品的开发、 设计和制造的条件。企业经过全面研究、 消化国内外先进技术, 并与合肥工业大学、 鞍微海程涂复科技有限公司合作, 共同开发出当前处于国际先进水平的合金阻燃防腐技术( 多元合金共渗渗+达克罗+封闭层) 和流水作业生产线设备, 取代了电镀锌、 电镀镉、 热浸锌、 热喷锌、 磷化等传统工艺技术, 解决了这些传统工艺技术所产生的废水、 废气、 废渣污染环境的问题。合金阻燃防腐技术不但提高了产品质量, 同时又保护了生态环境, 将其应用于生产桥梁预埋件( 支座板、 接触网支柱基础预埋钢板、 防落梁预埋钢板、 螺栓、 螺母及防落梁挡块等) 及合金黄色阻燃防腐金属管材产品防腐涂覆, 达到提高企业的生产水平、 产品生产范围和产品质量的效果, 特别是产品的生产工艺水平及产品质量已达到国内同行业的先进水平。
当前, 该公司所生产设备加工的桥梁金属预埋件已获得铁道科学研究院金属及化学研究所检验合格报告, 成为环保型金属表面防腐处理技术装备生产企业。
经过本次技术改造, 扩大了企业生产能力和产品的制造范围, 完善了产品的加工工艺, 提高了产品的加工质量, 对企业今后的发展起到了积极的推进作用。
4.2产品水平
本项目桥梁预埋件及合金黄色阻燃防腐金属管材产品, 是采用的合金阻燃防腐技术( 多元合金共渗+达克罗+封闭层) 。
由于国内铁路、 公路的迅猛发展, 特别是高速客运专线、 高速城防铁路, 大批项目的开工建设, 对于即有高耐腐蚀性能, 又具有环保性的紧固件预埋件的防腐涂覆产品供不应求, 其防腐涂覆的基本流程是多元合金共渗+达克罗+封闭层, 标准防腐周期为1 。
该技术已广泛应用于高速公路、 高速铁路桥梁的预埋件制作, 同时应用于环保型汽车的紧固件完全符合欧洲标准。
采用合金阻燃防腐技术生产的金属管, 将在导电性能、 机械强度、 阻燃性能耐腐蚀程度上具有塑料管材无可比拟的综合优势。当前已开辟煤矿用给排水用管, 正压风管、 喷浆用管, 负压风管及抽放瓦斯用管( 即螺旋焊管、 直缝焊管、 无缝管) 。特别是合金黄色阻燃防腐金属管材产品, 是基于”多元合金共溶+锌铬涂层+封闭层”基础上的一种先进的管材阻燃防腐技术, 其集成物理、 化学内外同时阻燃防腐, 由于壁光滑不结垢, 输送力小, 特殊的处理、 固化工艺, 机械深度高。阻燃防腐层中的金属填料, 抗静电性能优越。当前采用该技术生产的产品在淮南煤矿已大面积使用, 该产品已被国家、 安徽省安监部门及淮南煤矿等高度认可, 因为该产品除具有传统煤矿用管材的优点外, 其更高的强度、 阻燃的优异性是传统产品无法可比拟的, 特别是防腐性能是传统产品的两倍以上。
合金阻燃防腐技术, 即: 多元合金共渗( 渗锌) +达罗克+封闭层工艺技术, 能够根据工件的具体防腐要求, 能够任意二种或三种工艺复合施工。该技术主要包括:
( 1) 多元合金共渗
多元合金共渗是将工件置于含至少两种欲渗元素的渗剂中, 经过一次加热扩散过程, 使多种元素渗入工件表面的化学热处理过程, 多元合金共渗工艺使所渗金属元素与基体金属发生反应而形成化合物相, 使渗层与基体结合牢固, 其结合强度是电镀、 热镀锌工艺难以比拟的。渗层具有不同于基体金属的成分和组织, 从而使工件表面获得特殊的性能, 如抗高温、 耐腐蚀、 耐磨损等性能。多元合金共渗工艺是当前中国防锈处理积极倡导和日益发展的高新技术, 其最大特点是附着力强, 耐大气候。
  多元合金渗层均匀, 金相组织致密, 渗层厚度可达到10μm-100μm, 根据需要调控, 符合国家常见标准≥15μm、 ≥30μm, 是一层牢固的防腐屏障, 抗腐性能大大优于热镀锌、 电镀锌和普通粉末渗锌。同时, 多元合金渗层对于大气、 海水、 肥皂水、 石油、 苯及高温硫化氢气体均有优异的抗蚀能力。
多元合金共渗是真空渗锌的基础上发展起来的一种钢铁制件最新的防腐处理工艺, 是渗锌工艺的发展和创新, 渗剂除锌粉、 催渗剂、 防粘接剂外, 另加铝、 镍、 稀土金属等元素, 在真空条件下进行一种复杂的物理化学反应, 锌和其它金属元素渗入钢铁表层后, 多元金属间互相反应及其与基体金属的冶金结合, 形成多种合金共渗层, 除具备真空渗锌优点外, 其厚度、 硬度、 耐磨性、 韧性、 耐蚀性等均获得更大提高, 是替代传统热镀锌、 电镀锌新工艺、 新技术。
    多元共渗没有氢脆现象, 具有良好耐热性能, 因此多元共渗可满足对疲劳强度、 耐磨性、 韧性要求高的钢铁结构件和紧固件的防腐处理。
    经共渗处理的钢铁制件不改变基体的金相结构, 也不影响其力学性能, 其抗拉、 屈服强度还有所提高。
    在实际应用中, 如装配、 运输和使用过程中的磨损和碰擦及雨水、 海水的冲刷等均会使传统的镀层受到某种程度的破坏而降低其防腐能力, 由于多元合金渗层具有较高的硬度和结合力, 因此, 其综合性能在实际应用中更显示优势。
  ( 2) 达克罗
达克罗是DACROMET的缩写和译音。即片状锌基铬盐防护涂层, 是当今世界表面处理高新技术。达克罗涂覆工艺是以锌片、 铬酸及添加水剂配成混合性溶液, 涂在金属表面, 经300℃的烧结从而形成保护层, 其最大的特点是抗盐水腐蚀, 但附着力、 机械强度、 抗剪、 耐磨、 硬度性能一般。
( 3) 封闭层
封闭层是一种重防腐的复合涂层, 是将专用封闭剂浸涂、 喷涂、 刷涂到工件表面, 经200℃烧结的保护层。其最大特点是既具有一定的防腐性, 又具有一定的表面硬度。
4.3产品特点
该企业生产的产品由其生产工艺不经过酸洗和高温, 不但具有比电镀锌、 热浸锌更高的硬度、 更好的耐磨性能, 同时具有无公害、 无氢脆、 擦碰伤后自愈合功能, 还具有较高的耐腐蚀性、 较强的渗透性、 较好的耐热性、 优异的耐候性和较好的附着力、 高减摩性、 高耐化学品腐蚀性、 盐雾实验 H以上、 配合精度好等特点, 产品表面涂有优美的亚光银灰色涂膜, 用在室外能够长期保持不变色的优点, 和食物( 饮用水) 在一起时是也具有安全性。
4.4产品技术参数及执行标准
( 1) 产品技术参数
本项目产品质量的技术参数在满足用户相关标准要求的同时, 提供的多元合金共渗( 渗锌) +达克罗+封闭层流水线生产设备如按工艺要求及相关标准操作执行, 保证加工出完全符合招标文件技术规范( 所有防腐处理均为三级防护, 渗层表面状况: 均匀光洁、 色泽银白或银灰色, 不改变零件尺寸, 无氢脆。本项目新增产品的主要技术参数:
渗层厚度: ≥50μm
渗层表面硬度: HV380-400(相当于HRC40-42)
达克罗涂层厚度: 6-8μm
封闭层厚度为: 5-8μm
( 2) 产品标准
本项目产品生产过程中主要执行国家、 行业及企业标准如下:
《钢铁制件粉沫渗锌》( JB/T5067-99) ;
《钢铁制件多元合金共渗》( Q/SOJC4- ) ;
《锌铬涂层技术条件》( GB/T18684- ) ;
《磁性金属基体上非磁性覆盖层厚度测量磁性法》( GB/T4956-1985) ; 《人造气氛中的腐蚀试验 盐雾试验》( GB/T10125-1997) ;
英国标准《钢铁渗锌制件》( BS4921-88E) 。
5改造方案
5.1建设规模及产品方案
5.1.1建设规模
当前, 企业已具有年产低松驰高强度预应力钢绞线、 钢丝25000吨的生产能力。
本项目建成后, 企业将新增桥梁预埋件5000吨、 合金黄色阻燃防腐金属管材10000吨的生产能力, 共计新增15000吨, 总产能达到40000吨。
5.1.2产品方案
为了进一步增强市场竞争力, 企业根据市场需求, 确定在原有生产能力及所掌握的生产工艺技术的基础上, 扩大产品生产范围, 满足市场的更高要求。具体产品方案如表5-1所示。
产 品 方 案 表
表5-1
序
号
产品名称
主要规格
年产量(吨)
原有
新增
合计
l
低松驰高强度预应力钢绞线
¢9.53mm~¢15.24mm
0

0
2
低松驰高强度预应力钢丝
¢3.0mm~7¢.0 mm
5000

5000
3
桥梁预埋件
支座板等

5000
5000
4
合金黄色阻燃防腐金属管材
¢50mm~¢900 mm

10000
10000

合计

25000
15000
40000

5.2工艺与设备
5.2.1生产方法
( 1) 生产方法
本项目产品生产分为下料、 焊接、 机械加工、 表面共渗及涂覆。其中多元合金共渗( 渗锌) +达罗克+封闭层工艺技术, 能够根据工件的具体防腐要求, 能够采取任意二种或三种工艺复合加工。
5.2.2工艺流程及说明
( 1) 桥梁预埋件产品主要生产工艺流程
桥梁预埋件产品主要生产工艺流程详见图5-1。

机加(或切割)
除渍
抛丸
多元合金共渗
达克罗
制作
固化
封闭层
固化
检验
包装入库

图5-1 桥梁预埋件产品生产工艺流程图
( 2) 合金黄色阻燃防腐金属管材产品主要生产工艺流程
合金黄色阻燃防腐金属管材产品主要生产工艺流程详见图5-2。

切割/焊接
除渍
外抛
锌铝铬涂层(内)
内抛
锌铝铬涂层(外
锌铝铬涂层(内)
固化
铝铬涂层(外)
检验包装
固化
有机涂层

图5-2 合金黄色阻燃防腐金属管材生产工艺流程图
( 3) 多元合金共渗( 渗锌) +达克罗+封闭层工艺流程
多元合金共渗( 渗锌) +达克罗+封闭层工艺流程详见图5-3。

中性清洗剂脱脂
抛丸机进行表面氧化层处理
多元合金共渗炉共渗
冷却
抛丸
钝化
浸渍或喷涂达克罗溶液
经300℃左右的温度进行烧结固化氧化还原
冷却
浸渍或喷涂封闭剂
经200℃的温度进行固化
冷却
成品

图5-3 多元合金共渗( 渗锌) +达克罗+封闭层工艺流程图
( 4) 多元合金共渗工艺流程
多元合金共渗工艺流程详见图5-4。

中性清洗剂脱脂
抛丸机进行表面氧化层处理
多元合金共渗炉共渗
冷却
抛丸
钝化
成品

图5-4 多元合金共渗工艺流程图
( 5) 达克罗工艺流程
 达克罗工艺流程详见图5-5。

中性清洗剂脱脂
抛丸机进行表面清除氧化层处理
浸渍或喷涂达克罗溶液
经300℃左右的温度进行烧结固化氧化还原
冷却
成品

图5-5 达克罗工艺流程图
( 6)  封闭层工艺流程
 封闭层工艺流程详见图5-6。

中性清洗剂脱脂
抛丸机进行表面清洗氧化层处理
浸渍或喷涂封闭剂
经200℃左右的温度进行固化
冷却
成品

图5-6 封闭层工艺流程图
5.2.3设备选择
( 1) 设备选择原则
根据产品生产的技术特点和产品的工艺流程确定生产设备; 所选设备技术先进、 生产效率高、 安全可靠、 节能、 环保; 设备的配置数量根据产品生产方案进行确定。
( 2) 设备选择
本项目根据产品方案及生产工艺要求, 新增多元合金渗炉、 各式抛丸机、 固化烧结炉、 数控车床、 各式切割机、 数控管材焊接机、 各种试验机等生产及检测设备, 共计37台( 套) , 新增设备的具体情况详见表5-1。
新 增 主 要 设 备 明 细 表
表5-1
序
号
设 备 名 称
规格型号
数量
( 台)
价格( 万元)
备注
单价
总价
1
多元合金渗炉

4
200
800

2
吊钩式抛丸机

l
50
50

3
履带式抛丸机

1
50
50

4
经过式抛丸机

4
200
800

5
固化烧结炉

4
200
800

6
数控车床

5
20
100

7
座标式数控火焰切割机

1
50
50

8
数控管材切割机

2
25
50

9
数控管材焊接机

2
25
50

10
二氧化碳保护焊机

4
10
40

11
仿形切割机

2
10
20

12
自动攻丝机

l
10
10

13
钻床

5
10
50

14
校平机

2
30
60

15
变压器
kVA
2
30
60

16
双螺杆空压机
20m3
2
30
60

17
拉力试验机
60t
l
50
50

18
阻燃、 防腐、 耐压试验机

3
30
60
各一台
19
T型钢自动切割机

2
10
20

总计

45台

3180

( 注: 以上设备是否应包括吊车、 龙门吊、 涂覆设备)
5.2.3工作制度及人员
本项目生产车间采用三班工作制, 每班工作8小时, 全年工作300天。
本项目劳动定员70人, 全部新增。
5.2.4车间组成及布置
本项目根据产品方案及生产工艺要求, 新建综合车间, 主要是完成桥梁预埋件5000吨、 合金黄色阻燃防腐金属管材10000吨的各道工序生产加工。
综合车间厂房长207.74m、 宽18.74m, 吊车最大起重量为10t, 轨顶标高均为7.8m, 车间的建筑面积为3893m2。
6主要原材料消耗
本项目产品所需的主要原材料为Q235中板、 无缝管; 需要的辅助材料主要包括各种涂覆材料。主要原( 辅) 材料质量好、 性能稳定、 供应有充分的保证。其消耗量详见表6-1。
新增产品主要原辅材料消耗量表
表6-1
序号
原材料名称
单位
年协作数量
供货单位
1
Q235中板
t
5 l 00
鞍钢
2
无缝管
t
10000
天钢
3
辅材
t
300
国内市场