磷化除渣计算4.doc

晋升高级工程师 技术职称论文 磷化除渣设计方案的选用分析 及设计计算 摘要：对于板框压滤机以及斜板沉淀两种主要除渣设备的设计计算进行详细探讨，并对比两种典型的磷化除渣方案、分析它们在设计工作中的选用原则，同时列出设计中需要周密考虑的一些细节。 关键词：板框压滤机、斜板沉淀槽 磷化是前处理工艺中最重要组成的部分，特别在车身涂装中，磷化膜是涂层中最基础的一层。而在磷化膜生成过程中，一部分铁离子被氧化生成磷酸铁，便会在磷化液中形成磷化渣。磷化渣会造成很多影响磷化质量的问题，如附着于磷化层表面从而破坏磷化层质量，以及堵塞喷嘴等。因此，合理进行磷化除渣系统的设计，是前处理设备设计的一个重要环节。 在此，介绍两种典型的磷化除渣设计方案：第一种，是斜板沉淀槽、浓缩槽及板框压滤机（或气动自动压滤机等）组成的系统，此方案已广泛运用于以往的设计中；第二种，是省去斜板沉淀槽等部件，仅用板框压滤机作为除渣设备，此方案在近期国外的设计中被越来越多地采用，但以往我院较少应用。 一、简单介绍一下两种方案的主要组成和基本原理。 1、第一种方案比较复杂，整个系统主要由除渣泵、斜板沉淀槽、浓缩罐、浓缩液供给泵、压滤机、清液罐、清液输送泵以及相应的管路等构成，其工作原理如下图所示： 图1、方案一工作原理示意 斜板沉淀的原理是通过渣浆泵将含渣液体从斜板沉淀槽底部送入，液体沿斜板缝隙上升，清液从斜板上部返回主槽，同时磷化渣颗粒在重力作用下下降，沉淀至锥底。资料显示，最终斜板沉淀槽锥形底部磷化渣浓度可达到5～7％，而设置浓缩罐时，浓缩罐中的浓度一般为10～15％。 2、第二种方案比较简单，在板框压滤机置于高位的情况下，整个系统仅仅由除渣泵、板框压滤机以及相应的管路等很少的几部分构成，其工作原理如下图所示： 图2、方案二工作原理示意 板框压滤机为间歇工作，操作过程分为过滤、洗涤、卸渣及整理组装四个阶段。设备结构简单说，就是过滤板和框架相间置于机架上，板的两侧用过滤布包裹，压紧装置是板框间紧密接触。滤液通过设备时，经孔道、滤布，最后从板面沟槽流出；磷化渣则积存在框内滤布间形成渣饼，直到所有框内空间全部填满为止。之后，松开板框进行卸渣，滤布清洗后重新组装工作。 至此，我们对两种磷化除渣的设计方案有了大体的了解。 二、两种设计方案的对比及选用分析。 1、方案对比。 （1）第一种方案的特点：系统构成较为复杂，相应的电气控制也比较繁琐，其一次投资及占用空间也较大（注：除前述介绍外，在实际设计中为保证渣液具有更好的沉淀效果，往往需要磷化槽本身也设计锥底结构，不仅增加了磷化槽的设计难度，同时经常带来基础施工成本的增加）；生产管理相对较难；除渣浓缩层次较多，系统可靠性好；除渣的核心设备仍是板框压滤机（或类似的其它种类的压滤机或旋液分离器等）。 （2）第二种方案的特点：系统构成简单，投资及占用空间小；操作便捷，易于管理。 就经济性方面具体比较，第一种方案的造价约为第二种方案的1.5～2倍。 2、设计方案选用分析。 在一些项目中，为保证磷化渣的充分沉淀及良好的除渣效果，我们优先选用第一种方案。特别是在一些投资额较大的项目中，磷化除渣系统部分所占比例也会相对较小；而这些生产线的质量要求也相应较高，所以我们也应更重视系统工作的可靠性。 而在一些小的生产线设计中，如果我们选用第一种方案，常常会为设备的布置而大伤脑筋，因为第一种方案的空间占用位置是设计时考虑的一个重要环节，此时，我们不妨采用第二种方案，这样，系统排布问题就会迎刃而解；另外，在一些项目中，经济性是用户所考虑的重点因素，在这种情况下，我们也应该首选第二种方案。 在设计中，我们可以有选择地对磷化系统中的各个功能单元进行合理的组合，如：在采用第二种方案时，在磷化槽的底部设置锥斗以便提高渣液的浓度，结合搅拌喷嘴形成的槽液循环，使磷化渣集中在一定区域内，避免了磷化渣的分散造成工件表面的污染。 实际上，如果计算准确、系统设计合理，两种方案都会产生很好的效果，在工程实践中都有很好的应用实例。所以，接下来我们重点探讨两种方案的主要计算过程。 三、磷化除渣设备的计算过程。 1、磷化渣生成量的计算： G＝E·A 式中：G － 磷化渣生成量 （g/h） E － 单位工件面积产渣量 （g/m2） 对于不同的车身材料，单位面积的产渣量有较大的差距，其中 镀锌板 1～2 g/m2 铝板 10～12 g/m2 冷轧板 2～4 g/m2 A － 以工件磷化面积计算的小时生产率 （m2/h） 在一些项目中，有些车身是多种材料组成的，应根据每种材料具体的占有面积，分别计算其磷化渣生成量，然后求和，得出其总的产