Регион:

Роль технолога в цехе горячего цинкование

Роль технолога в цехе горячего цинкование

Роль технолога в условиях оцинковочного производства трудно переоценить. В настоящее время, когда увеличивается стоимость как энергетических ресурсов, так и металлов, в частности, цинка и свинца, экономия последних является насущной задачей. Правда, чтобы достичь реальных результатов, необходимо, прежде всего, разобраться с двумя основными правилами и четким соблюдением существующих технологий и строгого учета основных расходных материалов.

Как правило, технологические инструкции (по крайней мере, их скелет) создаются при активном участии поставщиков оборудования и технологий, имеющих огромный опыт в данном вопросе. Однако привязка их к российской почве, детализация их с учетом российской действительности осуществляется отечественными специалистами, опирающимися на отечественный опыт, который, к сожалению, недостаточен – здесь возможны и завышенные требования к качеству продукции, и к расходным коэффициентам, в то же время не детализируются такие важные факторы, как ритмичность работы, обеспеченность расходными материалами и оборудованием.

Наш опыт показывает, что технологами в цехах горячего цинкования становятся либо технологи из смежных профессий, либо, что более вероятно, просто химики или просто технические работники с высшим образованием (механики, металлурги, металлообработчики). Ограниченность их знаний по данному направлению очевидна, поскольку в Российских ВУЗах нет выпускающих кафедр по данному профилю.

Первое, с чего должен начать технолог цеха горячего цинкования – с систематизации учета расходных материалов. Весь документ делится на две части – в верхней расходные материалы соотносятся с месяцем года, в котором они были потрачены, причем в каждой клеточке помещается как общий расход, так и расход на единицу продукции. В одной колонке помещается масса произведенной в конкретный месяц продукции.

В нижней части таблицы те же данные записываются в накопительном порядке, то есть произведенная продукция за 2, 3 и далее месяцев; количество израсходованных реактивов за эти же периоды времени и их удельный расход за этот же период. Знание о величинах усредненных расходных коэффициентов позволяет прогнозировать необходимую величину их запаса на предприятии с учетом времени от оформления заказа до получения очередной партии.

Схема ведения учета расхода реагентов и образования отходов при горячем цинковании

Рис. 9.11. Схема ведения учета расхода реагентов и образования отходов при горячем цинковании.

Учет расхода реагентов

Имеются определенные сложности с учетом реагента, который вносится в технологический процесс не ежемесячно, а именно, соляной (серной) кислоты. Учет кислоты по поступлению в ванны имеет тот недостаток, что она вносится не ежемесячно, а по мере отправки отработанных технологических растворов на утилизацию. Такая схема учета может привести к большому разбросу данных от месяца к месяцу и даже к накоплению систематических ошибок. Более удобной является схема расчета, основанная на использовании данных аналитического контроля ванн по железу и остаточной концентрации кислоты. Для этого:

  1. Суммируются концентрации железа в размерности кг/м3 на объем каждой ванны), и суммируется их количество по всем ваннам (не пустым). Производится перерасчет на содержание хлорида в связанном состоянии (в виде FeCl2 ) по формуле:

GHCl(Fe) = GFe*(73/56)= 1,30 GFe

 где GHCl(Fe) - суммарное количество связанной соляной кислоты (в размерности кг/м3); GFe – суммарное количество железа (в размерности кг/м3); 73 - вес двух кг-молей соляной кислоты (кг/кг-моль); 56 – вес одного кг-моля железа (кг/кг-моль);

  1. Cуммируются концентрации соляной кислоты по всем ваннам, находящимся в данный момент в работоспособном состоянии (не пустые) в размерности кг/м3 (GHCl);
  2. Концентрации по п.п. 1 и 2 складываются и умножаются на усредненный объем ванны, в результате получаем количество 100%-ной соляной кислоты, содержащееся во всех ваннах травления;
  3. Производится перерасчет на 32%-ную кислоту по формуле:

VHCl = G *100/(32*1160) или  VHCl  = 0,0027 G

Если в течение отчетного месяца в ванны не добавлялось кислоты, то количество выведенной из технологического цикла кислоты равно разнице между величиной в предыдущем месяце и в отчетном; если же ванны доукреплялись, или же была произведена замена содержимого в какой-либо ванне, то к этой величине добавляется количество кислоты, нормированной к 32%-ной.

Такая схема учета количества соляной кислоты удобна тем, что она относительно проста и свободна от накопления ошибок, связанных с неточностью анализов.

Отчетная документация, приведенная на рис. 9.11, имеет ряд преимуществ. Во-первых, она может храниться как в бумажном, так и в электронном виде (Exel-таблица), что позволяет многократно к ней обращаться при решении тех или иных проблем или проблемок. Во-вторых, она показывает в очень наглядном виде расход конкретных реагентов как по месяцам, так и усредненных за конкретный отрезок времени, например, за полугодие или за год. Такая двойная система учета позволяет убирать некоторые ошибки, связанные со случайным (или не случайным) перенесением расходных материалов из одного месяца в другой.

Возможны также случайные, но не поддающиеся на конкретный момент времени логичному объяснению, изменения в удельном расходе. Эти изменения становятся предметом анализа и по истечении некоторого отрезка времени, как правило, находят объяснения. На рис. 9.12 приведен пример такого использования аналогичного способа анализа выхода гартцинка при еженедельном учете с возможным объяснением повышенного его количества в определенный момент времени.

График недельного выхода гартцинка

Рис. 9.12.График недельного выхода гартцинка как функция времени.

Сравнение годовых листов между собой за несколько лет позволяет выявить долгосрочные тенденции, связанные с изменениями или улучшениями технологии.

Любой технолог может рассчитать как среднюю толщину цинкуемого металла, так и его удельную поверхность. Последнее важно с точки зрения знания последующего расчета расхода конкретных расходных материалов, связанного с переносом последних из одной ванны в другую. Связь между толщиной листового металла и его удельной поверхностью показана на рис. 9.13.

Можно не пользоваться данной зависимостью, а использовать следующую формулу:

S [м2/т]= 255/d где d – толщина металла в мм.

Из формулы следует, что для листа толщиной 1  мм удельная поверхность составит 255 м2/т, а для металла толщиной 3 мм (приблизительно средняя величина для давальческой продукции) – 85 м2/т. Эта формула с погрешностью в несколько процентов справедлива и для изделий из листового материала (уголки, Т- и П-образные структуры, трубы и т.п.). Удельная поверхность прутковых материалов (круглых, квадратных) легко рассчитывается из геометрии последних. Удельную поверхность металлических изделий сложной формы (например, двутавров) можно получить из стандартов на эти изделия или непосредственно путем обработки чертежа везерометром самим технологом или по просьбе последнего конструкторским работником.

Связь удельной поверхности металла с его толщиной

Для изделий, состоящих из разнотолщинного металла, среднюю толщину металла можно сосчитать из комплектовочных ведомостей конструкторской документации.

Рассмотрим это на примере пожарной лестницы – изделия, нередко цинкуемого на 13-метровой ванне (табл. 9.13). Эта лестница состоит из двух стоек из уголкового металла, ступенек из прутка и ограждающих конструкций из полосового металла.

Зная массу каждого вида металла и удельную поверхность, рассчитанную по вышеприведенной формуле, (для прутка необходимо взять из геометрии, в данном случае он составляет 25,4 м2/т) по формуле рассчитываем:

S = (255*103,6/6 + 29,7*25,4 + 255*12,5/4 + 255*14,2/3)/(103,6 +59,3+12,5 +14,2)=

=(4403 +714+ 790 +1207)/160 = 45,7 м2

Таблица 9.13. Комплектовочная ведомость по пожарной лестнице.

Материал

Масса, кг/м

Кол-во | длина, м

Общая длина, м

Общая масса, кг

Уголок 60х60х6

5,18

2*10

20,0

103,6

Пруток ф20

2,47

24*0,5

12,0

29,7

Полоса 40х4

1,26

6*1,65

9,9

12,5

Полоса 30х3

0,71

2*10

20,0

14,2

Так как состав потребителей услуг горячего цинкования для успешно действующего предприятия меняется сравнительно мало, то учет средней толщины металла даже 80% оцинкованной продукции даст результаты, которые позволяют технологу прогнозировать увеличение или уменьшение расхода цинка.

Такую операцию следует проводить, как правило, с новым крупным поставщиком, поскольку от этого показателя зависит расход цинка на тонну продукции. Впрочем, эти данные можно получить из технического отдела, если таковой существует на предприятии, или непосредственно от поставщика продукции через отдел маркетинга.

Избыточная информация в этом вопросе никогда не бывает лишней, поскольку технолог должен знать, хотя бы приближенно, сколько квадратных метров цинкуется в месяц и какой расход реагентов нужно планировать.

Задачи перед технологом в процессах цинкования

Теперь перейдем непосредственно к задачам технолога цеха в области рационального использования материалов и химических реагентов, используемых в технологии подготовки поверхности на подвластном ему участке. Несомненно, что веществом, которое надо экономить, является металлический цинк, который вносит основной вклад в добавленную стоимость.

В отношении других реагентов дело обстоит не так однозначно, и вопрос, до каких пределов необходимо осуществлять данную экономию, определяется, в основном, особенностями технологического процесса на конкретном предприятии (ограниченное число ванн травления, эффективность системы очистки флюса и ванн обезжиривания, число рабочих смен и т.п.). Главным фактором, который должен учитывать технолог, является концентрация железа в ванне флюсования.

Самым дешевым из реагентов является, конечно, кислота – соляная или серная. Но она же – и производитель самого опасного с точки зрения увеличения расхода цинка вещества – ионов железа. Как уже отмечалось ранее, 1 кг железа во флюсе офлюсованного изделия переводит в гартцинк 25 кг цинка, и чем при большей концентрации железа во флюсовом растворе работает предприятие, тем относительно больше образуется гартцинка и, соответственно, тратится цинка.

В то же время чем больше железа в отработанном технологическом растворе (ОТР) ванн травления, тем, соответственно, меньше ОТР направляется на переработку, и если плата за переработку достаточно высока, то при меньшем удельном расходе кислоты получается определенная экономия, и необходимо сравнивать, что выгоднее, а затем строго придерживаться выбранной стратегии.

Относительно других веществ, используемых в технологической подготовке поверхности, ситуация является более определенной. Повышение расхода свинца на единицу продукции следует приветствовать, хотя рыночная цена свинца и цинка примерно одинакова. Но чем больше свинца растворится в цинке, тем из-за заметного уменьшения вязкости расплава непропорционально заметнее уменьшится расход цинка; поэтому необходимо как можно полнее убирать гартцинк при еженедельной очистке ванны, чтобы в расплаве была как можно более высокая концентрация свинца. К сожалению, возможности технолога в этом вопросе ограничены, так что последнему приходится лишь  констатировать полученные результаты.

В свое время были потеряны возможности применения для цинкования погружением низких сортов цинка с содержанием свинца до 1,2-1,4%. В погоне за более чистой (и, следовательно, более дорогой) продукцией предприятиями эти сорта цинка сейчас не выпускаются, хотя и предусмотрены действующими стандартами. К слову сказать, в России невозможно купить и отечественный порошковый никель для технологии "Технигальва" с непосредственным легированием расплава, хотя ГОСТ 9722-97 на порошковый никель нужного качества и фракционного состава имеется; поэтому порошковый никель приходится закупать за границей.

Относительно обезжиривающих растворов можно сказать следующее: кислотные обезжиривающие растворы при всех их достоинствах имеют ограниченную моющую способность; некоторые смазки и масла ими не удаляются; большое количество масел на поверхности изделий также приводит к быстрому выходу из строя данных ванн из-за того, что переходящие в раствор с поверхности травимых изделий ионы двухвалентного железа не успевают перейти в ионы трехвалентного железа, то есть не образуется осадка, уносящего захваченное масло на дно ванны. Масло начинает плавать по поверхности, мешая качественной ее очистке.

Аналогичное явление наблюдается и при обезжиривании поверхности изделий в щелочных растворах, поэтому необходимо в цехе предусматривать и технологические приемы удаления масла с поверхности ванн.

Уже указывалось, что в состав обезжиривающих композиций в настоящее время вводятся так называемые "секвестанты", которые позволяют совмещать несовместимое – в одном растворе объединить соединения, обычно не растворяющиеся друг в друге. Поэтому, если не найден эффективный секвестант, предлагаемое фирмой обезжиривающее средство может быть хотя и более дешевым в расчете на единицу массы, но в целом более затратным из-за большого удельного расхода.

Выбор ингибитора травления и смачивателя должен осуществляться с учетом мнения технолога по данному вопросу.

Вообще технолог в цехе горячего цинкования должен себя чувствовать "законодателем мод", оперативные указания которого по ведению техпроцесса (естественно, в рамках должностных обязанностей) должны  выполняться неукоснительно. Он должен периодически проводить инструктажи мастеров и рабочего персонала смен по оптимальному ведению процесса, желательно, с использованием примеров, прояснять для себя все неясности, возникающие в результате обсуждения тех или иных технических коллизий, требовать выполнения своих распоряжений. Он должен также периодически контролировать (хотя это и не входит в его основные обязанности) правильность навешивания изделий на подвески и обсуждать с мастерами возникающие у него неясности.

Технолог цеха должен быть в курсе последних достижений в области горячего цинкования и подготовки поверхности, для чего настаивать на участии в посещении выставок, семинаров по данному направлению, по возможности пользоваться Интернетом, посещая соответствующие сайты (в том числе и сайт ЦРЦ), настаивать на приобретении книг и учебных пособий, если они представляют интерес для работников цеха и для руководства.

Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

comments powered by HyperComments