一種芯棒鍍鉻機組及特點

王希軍 郭瑞興

中國石油集團渤海鉆探工程有限公司 天津市

隨著無縫鋼管行業發展迅速，軋管生產的必備工具——芯棒的需求量日益增加，為滿足市場需求，天津賽瑞機器設備有限公司自2007年開始進行芯棒和優質高合金鋼鍛件項目，包括電渣重熔、鍛造、熱處理、機加工及表面處理5大車間，形成以生產芯棒為主，具有制作風力發電機軸、水力發電機軸、冶金設備軸類及化工類鍛件能力的加工生產線。

一、芯棒鍍鉻機組設計要點

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節，鍍鉻質量的好壞直接影響芯棒的使用壽命。賽瑞公司對國內幾家芯棒維修廠進行調研，發現芯棒鍍鉻設備主要存在以下幾個主要問題：鍍層厚度不均勻；鍍鉻設備密封效果不好，鍍槽進出口處存在鍍液外漏現象；設備絕緣性不好等。因此機組研發重點如下：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

現有鍍鉻設備中，鍍槽進出口處的密封多采用一道軟的PVC密封圈，密封效果不理想。改進設計中，密封結構采用五組特制的軟PVC密封片構成，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

溫度控制系統包括加熱系統和冷卻系統。在鍍槽中裝有溫度傳感器，能夠實時檢測鍍液溫度，并將檢測信號輸送給電控系統，控制加熱或冷卻系統的工作，使鍍液溫度保持在54℃左右。

3.絕緣與耐酸

在鍍鉻機組中，芯棒、鍍液及陽極圈均帶電，與其接觸的設備必須保證良好絕緣。設計將陽極圈支架安裝在鍍槽上并采用硬PVC實現鍍槽鋼結構的絕緣；在鍍槽內部箱體表面粘接一層軟PVC，與帶電液體接觸時鋼結構則不帶電；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，實現良好絕緣。

在母槽和鍍槽內均襯有耐酸的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，實現設備整體防酸。

二、機組設備構成及特點

該機組由許多單臺設備構成（圖1）。前、后輥道都由蝸輪蝸桿減速電機串聯5個換向器，同時帶動5個包膠的輥子轉動。整套機組有6臺單輥道，與前、后輥道一樣具有運送芯棒和調整芯棒中心標高的作用，它的輥子外部包著硅橡膠，能夠承受320℃的高溫，且不會熔化粘在芯棒表面上。

圖1 芯棒鍍鉻機組構成

機組有兩套陰極夾鉗（圖2），布置在鍍鉻設備的兩側，用于傳導電鍍電流。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。

鍍鉻設備左右兩側各有1套芯棒沖洗裝置，結構基本相同，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（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流槽流回沖洗槽；右側（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 陰極夾鉗結構

回收槽用來收集沖洗裝置、供水箱及沖洗密封裝置產生的廢水，槽上裝有1臺耐酸泵和1個液位開關，槽里的酸液通過耐酸泵打回母槽中，用于鍍鉻，液位開關用來防止酸液過多溢出回收槽。

該機組加工范圍廣，能夠實現Φ108.4～Φ438.8mm的芯棒鍍鉻。所有管路均為閉式循環系統，實現廢水零排放。廢水和廢氣的循環使用，不但解決了環境污染問題，而且節約了成本。

鉻酸循環裝置由3個裝在鍍鉻裝置外的立式浸沒泵組成。在鍍鉻過程中，鉻酸經泵供給到鍍槽，再經排放管回到母槽。鍍槽和母槽中分別設有浮動的液位計，用來檢查兩個槽中的鉻酸液面。當需要補充鉻酸時，回收槽中的鉻酸經泵補充到母槽中。鍍槽的給水管接在鍍槽底部，防止鉻酸進入鍍槽時產生氣泡附著在芯棒上，影響鍍鉻質量。

芯棒進入鍍槽前，其溫度低于最佳鍍鉻溫度54℃，對鍍鉻質量有一定影響。此鍍鉻裝置在鍍槽進口處設置一段預熱管，且正常工作時鍍液液位高于預熱管。鍍液從預熱管流出，經管線流向芯棒，使芯棒溫度升至鍍液溫度，實現芯棒預熱。流下來的鍍液通過密封裝置回到母槽中，實現再利用。此結構能有效避免芯棒溫度過低而造成電鍍質量差的缺點。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。

該機組已申報兩項國家實用新型專利，分別為芯棒鍍鉻設備及其密封系統。 W13.12-26