Автоматическая линия цинкования в барабанах
Страница 9
n2 – количество двухсторонних бортовых отсосов;
DW2 - зазор между стенками ванн с двухсторонним бортовым отсосом;
Wб – ширина одностороннего бортового отсоса по краю линии.
L= (12×0,63+5·0,8)+2×0,8+0,6+0,3+10×0,16+3×0,29+3×0,39+0= 17,7 м.
На основании рассчитанных данных построена циклограмма, которая изображена на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 – Циклограмма автооператорной линии цинкования в барабанах.
Условные обозначения: З – загрузка, С – сушка, ПТ – тёплая промывка после хроматирования, ПХ – промывка холодная после хроматирования, Х – хроматирование, О – химическое обезжиривание, ПТо – тёплая промывка после обезжиривания, Оэ – электрохимическое обезжиривание, ПТэ - тёплая промывка после электрохимического обезжиривания, А – активация, ПХУ – промывка холодная после цинкования, УЦ – улавливание после цинкования, ПХа – холодная промывка после активации, Ц – цинкование, ▲ – подъём барабана автооператором и выстой для стекания раствора (16 с.), ▼ – опускание барабана автооператором (10 с.), ¤ – перемещение автооператора на одну позицию (8 с.), ▬ – ванна с барабаном.
Время каждой операции согласно циклограмме отражено в итоговой таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Продолжительность технологических операций
|
Наименование операции |
Время по технологии, с. |
Время по циклограмме, с. |
|
Загрузка
Обезжиривание
Промывка после обезжиривания
Электрохимическое обезжиривание
Промывка после электрохим. обезжиривания
Активация
Промывка после активации: первая ступень
вторая ступень
Цинкование
Улавливание после цинкования
Промывка после цинкования
Хроматирование
Промывка после хроматирования: первая ступень
вторая ступень
Сушка |
–
120-300
≥20
30-300
≥20
≥20
15-45
30-150
1200-5400
≥20
≥20
45-90
≥20
≥20
180-600 |
407
164
84
28
28
31
56
20
20
1944
128
20
56
60
195
1010 |
4.3 Электрический расчёт электрохимических ванн
Сила тока I на ванне определяется произведением технологической плотности тока iср и площади единичной загрузки Sез:
I = 1,05 × iср × Sез, (4.14)
Коэффициент 1,05 учитывает потери электричества на контакты деталей в барабане.
Напряжение на ванне при покрытии деталей в барабанах определяется по формуле:
U= (1 - b) × [Ea – Ek + (1 + a) × I × R + DUП], (4.15)
где DUП – падение напряжения в перфорации барабана, В;
b - коэффициент, учитывающий потери напряжения в контактах;
a - коэффициент, учитывающий увеличение падения напряжения за счёт газонаполнения;
R – сопротивление электролита;
Ea,Ek – потенциалы катода и анода при верхних плотностях тока,В.
Падение напряжения в электролите I×R определяют по формуле:
, (4.16)
где c - электропроводность электролита;
icp – средняя плотность тока, определяемая по формуле:
, (4.17)
где iк, iа – катодная и анодная плотности тока;
Lср – среднее расстояние до деталей, определяется по формуле:
Lср = (Lд + Lб) / 2, (4.18)
где Lб – расстояние от анода до ближних деталей в барабане;
Lд - расстояние от анода до центра барабана.
Lд = Wшт / 2, (4.19)
Lб = (Wшт / 2) - rбар, (4.20)
где Wшт – расстояние между анодными штангами;
rбар – радиус описанной окружности барабана.
, (4.21)
где d - толщина стенки барабана;
ò - степень перфорации барабана.
Боковая перфорированная поверхность барабана, прогруженная в электролит:
Sбар = 6 × Lбар × Wгр × 2/3, (4.22)
где Lбар – длинна барабана;
Wгр – ширина грани барабана.
Ванна цинкования:
Lбар=0,61 м; Wгр=0,17 м; ò=0,2; d=0,01 м; a=0,01; b=0,02; c=30 Ом-1×м-1; Sез=2,5 м2; Ea=–1,39 В; Ek=–1,6 В; Wшт=0,6 м; rбар=0,17 м; iк=100 А/м2; iа=150 А/м2.
Sбар = 6 × 0,61 × 0,17× 2/3 = 0,4148 м2,
= 122,47 А/м2,
Lд = 0,6 / 2 = 0,3 м,
Lб = (0,6 / 2) – 0,17 = 0,13 м,
Lср = (0,3 + 0,13) / 2 = 0,215 м,
I = 1,05 × 122,47 × 2,5 = 321,5 А,
= 0,88 В,
=1,29 В,
U= (1 – 0,02) × [–1,39 + 1,6 + (1 + 0,01) × 0,88 + 1,29] = 2,34 В.
Ванна электрохимического обезжиривания:
Lбар=0,61 м; Wгр=0,17 м; ò=0,2; d=0,01 м; a=0,2; b=0,02; c=40 Ом-1×м-1; Sез=2,5 м2; Ea=–1,58 В; Ek=–0,9 В; Wшт=0,6 м; rбар=0,17 м; iк=500 А/м2; iа=150 А/м2.
Sбар = 6 × 0,61 × 0,17× 2/3 = 0,4148 м2,
= 273,86 А/м2,
Lд = 0,6 / 2 = 0,3 м,
Lб = (0,6 / 2) – 0,17 = 0,13 м,
Lср = (0,3 + 0,13) / 2 = 0,215 м,
I = 1,05 × 273,86 × 2,5 = 718,88 А,
= 1,47 В,
=2,16 В,
U= (1 – 0,02) × [–1,58 + 0,9 + (1 + 0,2) × 1,47 + 2,16] = 3,18 В.
На основании проведённых расчётов подбираем источники постоянного тока [23]:
1) для ванны цинкования – выпрямитель типа ТЕ1-400/12Т модификации 2;
2) для ванны электрохимического обезжиривания – выпрямитель ТЕР-800/12Т модификации 2.
4.4 Тепловой расчёт
4.4.1. Тепловой расчет нагревающихся ванн
Определение расхода теплоты на разогрев ванны. Количество теплоты Qраз необходимое для разогрева ванны, складывается из расхода Q1 на разогрев раствора, материала и футеровки ванны и расхода Q2 на компенсацию тепловых потерь в окружающую среду:
Qраз = Q1 + Q2 / 2, (4.23)
где Q2 - тепловые потери при рабочей температуре за время разогрева ванны; принимается, что в процессе разогрева тепловые потери в 2 раза ниже. Величину Q1 определяют как:
Q1 = (V1×c1×r1 + c2×m2 + c3×m3) ×(tK – tH), (4.24)
где V1, c1, r1 - соответственно объем, удельная массовая теплоемкость и плотность нагреваемого раствора;
с1 и с2 – теплоемкость материалов корпуса ванны и футеровки (для стали - 500 Дж/(кг·К); для пластиката - 1630 Дж/(кг·К));
m2 и m3 - массы корпуса ванны и футеровки;
tк и tн - конечная и начальная температуры раствора.
Для разбавленных растворов (с общей концентрацией компонентов до 100 кг/м3) допустимо для ориентировочных расчетов принять плотность и теплоемкость воды 1000 кг/м3 и 4180 Дж/(кг·К).
Q3, а также и Q4 определяем приближенно путем перемножения величины теплоотдающей поверхности (корпуса ванны FK или зеркала электролита Fз) на величину удельных потерь теплоты q через стенки ванныили через зеркало электролита и на время разогрева ванны tр:
Q3 = q3·FK·tр , (4.25)
Q4 = q4·F3·tр . (4.26)
Величина удельных потерь теплоты qз (Вт/м2) через стенки ванны в интервале температур t в ванне 40-100°С равна :
q3 = b0 + b1·t (4.27)
b0 , b1 – коэффициенты по [13, табл. 4.2].
Удельные теплопотери q4 (Вт/м2) через зеркало электролита в интервале его температуры t=30-100 °С могут быть вычислены по эмпирическому уравнению: