廢硫酸回收用長管的加工工藝研究

廢硫酸回收用長管的加工工藝研究

1制作適應(yīng)硫酸腐蝕的設(shè)備的管設(shè)計(jì)一般在硫酸管道設(shè)計(jì)中,均在酸環(huán)境保護(hù)的重要性越來越受到重視。許多公司實(shí)行了環(huán)保票決制。資源回收是保護(hù)環(huán)境和消除污染的重要手段。廢硫酸回收是資源回收鏈的重要環(huán)節(jié)之一?；厥諒U硫酸的核心設(shè)備是蒸發(fā)器,這種蒸發(fā)器特別是管路系統(tǒng)必須有極好的耐腐蝕性能。由于鉭在硫酸、硝酸、鹽酸及許多有機(jī)酸介質(zhì)中耐腐蝕,它的焊接性、熱傳導(dǎo)性良好,是制作耐濃硫酸腐蝕設(shè)備的先進(jìn)材料。在上世紀(jì)中葉,發(fā)達(dá)國家就制作了鉭蒸發(fā)器,用于硫酸濃縮加工。我國于1985年設(shè)計(jì)制造了首臺硫酸濃縮鉭蒸發(fā)器,以后又陸續(xù)有多臺同類設(shè)備投入工業(yè)應(yīng)用。目前,用鉭管制作鉭蒸發(fā)器常采用列管式和盤管式,列管式的單根鉭管長度為3300mm左右,盤管式為了減少焊縫,希望單根長度越長越好,通常要求4000mm以上。本研究針對生產(chǎn)φ25mm×0.9mm×11000mm長鉭管,從原料鉭錠到制出成品管材的各階段工藝進(jìn)行優(yōu)選和改進(jìn),最后確定了最合適的蒸發(fā)器用鉭管的加工工藝。2成品管的尺寸、長度鉭管原料為Ta-1鉭錠,化學(xué)成分如表1所示。從表1可以看出,鉭錠的成分完全符合Ta-1的標(biāo)準(zhǔn)(GB/T8182-2008)。成品鉭管的尺寸為φ25mm×0.9mm;長度分別為3300mm定尺和4000mm以上。鉭管的生產(chǎn)工藝流程為:鑄錠→切口→切斷→車皮→鉆孔→涂層加熱→擠壓→熱矯直→切頭尾中斷→堿洗→鏜內(nèi)孔→除油→酸洗→退火→修磨→冷軋→切定尺→退火→檢查→成品。2.1d60制備工藝的確定在120kW電子束爐上用φ88mm坩堝熔化毛錠,經(jīng)扒皮后可得到φ84mm左右的光錠,所以采用φ85mm的擠壓筒。根據(jù)LD60軋機(jī)軋制鉭管時(shí)的減壁與減徑量再根據(jù)現(xiàn)有的擠壓模的尺寸為φ42mm及擠壓針的尺寸為φ31mm,確定擠壓管坯的尺寸為φ42mm×5.5mm。采用φ83.5mm的光錠,相對φ85mm的擠壓筒留有1.5mm的間隙,錠子鉆孔尺寸為φ32mm,相對φ31mm的擠壓針留有1.0mm的間隙,擠壓底墊為A3鋼,尺寸為φ82mm×(24.5～34)mm×(14～18)mm。2.2成品管長度的確定單根3300mm長的成品管所需的錠坯長度為:3300÷9.26÷7.4=48.16mm,擠壓錠坯的長度一般為150～200mm,所以兩根3300mm長和一根4000mm長成品管需錠坯長度為48.15×2+4000÷3300×48.16=155mm,再考慮每根擠壓管坯的切頭尾長度為100mm,上述3根成品管所需擠壓錠坯的長度為[3300×2+4000÷9.26+100]÷7.4=168mm,實(shí)際生產(chǎn)采用φ83.5mm×25.75mm×175mm的錠坯,單重為13.6kg,而10600mm長的成品管質(zhì)量為12kg。2.3u3000問題為了減少管坯切頭、尾的數(shù)量,提高成品率,采用一根管坯生產(chǎn)3根成品管的生產(chǎn)工藝,這樣擠壓管坯的長度為1300mm左右。如果不中斷,在加工中有兩個(gè)問題,一個(gè)是在C620車床上怎樣鏜孔(以前鏜內(nèi)孔的管坯長度都在700mm以下);另一個(gè)問題是這樣長的管坯軋制成品時(shí)長度為11000mm左右,在LD30軋機(jī)上怎樣軋制。經(jīng)過分析研究,將鏜內(nèi)孔的工藝進(jìn)行了改進(jìn),具體的操作方法從略敘述。由于LD30軋機(jī)最大裝料長度為6600mm,根據(jù)理論計(jì)算,管子從6600mm長軋到11000mm長,延伸系數(shù)為1.7,加工率為40%,這完全在鉭材變形程度的許可范圍內(nèi)。據(jù)資料報(bào)道,鉭材道次加工率為20%～70%,道次延伸系數(shù)為1.25～3.33。所以要軋出十幾米長的管子,既要考慮成品前一道次的管子長度不大于6600mm,也要考慮適當(dāng)?shù)募庸ぢ屎瓦m當(dāng)?shù)臏p徑、減壁量。表2是成品管的最后一道軋制的4種工藝的評價(jià)。2.42管道制造工藝參數(shù)2.4.1擠壓機(jī)裝置錠坯尺寸為φ83.5mm×25.75mm×175mm,擠壓設(shè)備為600t立式擠壓機(jī),采用玻璃粉涂層保護(hù)、立式中頻感應(yīng)爐加熱,擠壓溫度為1000～1100℃,擠壓墊預(yù)熱溫度為500～600℃,擠壓速度為50～120mm/s。2.4.2銑內(nèi)孔的冷卻劑使用擠壓管坯鏜孔后,管坯內(nèi)表面應(yīng)光滑,不允許有臺階、溝槽及殘留氧化層等,表面粗糙度不大于6.3μm,否則,內(nèi)表面的缺陷在軋制過程中雖然能夠被掩蓋,卻不能被消除,會影響鉭管的質(zhì)量。鏜內(nèi)孔一般去掉壁厚0.3～0.5mm,根據(jù)管內(nèi)壁缺陷深淺而定。具體尺寸關(guān)系如下的經(jīng)驗(yàn)公式,Q1=D+0.3,Q2=Q1+0.2;式中Q1,Q2分別表示第1次鏜刀的直徑和第2次鏜刀直徑的尺寸,D表示擠壓管坯的內(nèi)徑。鏜孔時(shí)的冷卻劑采用四氯化碳,車床轉(zhuǎn)速為80～100r/min。擠壓管坯的外表面可用銼刀,砂輪修去擠壓溝槽、裂紋、起皺、針眼等缺陷。鉭管退火前,先用汽油洗去管材表面上的油,再堿洗去油。成品鉭管退火的真空度要保持在2×10-2Pa以上,冷卻時(shí)應(yīng)該隨爐自然冷卻,150℃以下方可出爐。2.4.3成品管的力學(xué)性能軋制過程中要經(jīng)常觀察變形錐體情況,錐體過渡應(yīng)圓滑,無耳子、壓折等缺陷。軋制后的管材,內(nèi)外表面不允許有裂紋、折迭、起皮、結(jié)痕、壓坑、啃傷、竄錐體、金屬和非金屬壓入、粘結(jié)等缺陷。因?yàn)殂g是體心立方結(jié)構(gòu),有很好的可塑性,可以承受95%以上的冷變形而不致破裂,φ42×5.5的擠壓管坯在軋到φ25×0.9成品時(shí),因?yàn)榭偧庸ぢ蕿?8.94%,所以不需要中間退火。用本工藝加工的成品鉭管的力學(xué)性能列于表3。應(yīng)注意,從擠壓管坯開始就要標(biāo)記清楚管子的頭尾,在成品管截定尺時(shí),從頭部開始,先測管的壁厚,如果壁厚尺寸不符合公差,先截去一段管子(20～50mm),再開始截定尺,尾部盡量留得長一些,因?yàn)槲膊康娜毕葺^多,出現(xiàn)問題的幾率比頭部大。3試驗(yàn)(1)通過改進(jìn)鏜內(nèi)孔工藝,使得用C620車床鏜制擠壓管坯的長度從原來的700mm以下增加到1300m