斜板沉降法在我厂磷化除渣上的应用
陈 珂 东风汽车公司车身厂
〔摘要〕从对原有磷化除渣设备等相关系统的改造人手，就磷化液循环搅拌系统的设计；磷化除渣设备的工艺设计与设备监控、磷化液与除渣设备的配合等方面作了较全面细致的论述。

　　由磷鼓锌和磷酸铁为主要成分的磷化渣是金属磷化过程中的必然产物，它以覆盖及被包人的方式附着在金属表面，对金属的涂装质量以及相关的涂装设备有着不可忽视的负面影响，如降低漆膜与金属的结合效果、造成磷化设备喷嘴、管路的堵塞、降低加熟系统热传递效率等等：
我厂驾驶室电泳底漆线原用二级旋液磷化除渣系统．但由于系统联结管路过长等原因其在使用一年后逐年止运行。这样有效控制磷化渣浓度在一个可接受范围内就成为必须面对的一个既实际又重要的问题：而该问题的解决又须依赖于将磷化液的循环搅拌管路改造、磷化除渣工艺的设计、磷化液及相关设备的日常操住管理等多因素系统有机的考虑：
　　1磷化主槽循环系统的改造
　　磷化液在主槽内的循环拨捍效果是磷化渣是否能及时联离金属表面并顺利送人除渣设备的关键，磷亿渣的便于去除必须在槽体设计时就开始考虑。从易于除渣角度考虑，磷化槽循环系统必须保证整个糟内无沉渣死角，即槽内没有由于搅拌不良而造成的砖化液低流速区域，保证所产生的磷化渣可顺利随演化液进人除渣设备而无在槽内堆积的现象。这个原则有两个含意，其一：磷化槽在设计时要尽量避免死角等不易搅拌的区域；其二：必须根据槽液流动特点合理排布喷管、喷嘴，所谓流动特点即液流的方向与流速G要保证在所设计喷管、喷嘴排布方式下保证整个槽内得到均匀搅拌，无搅拌死区。应当注意的一个概念就是达到槽液循环量但并不意味着局部投其效果就好.我厂磷化榜形状及原喷管排布方示如图1所示：

从图1可以看出原设计存在以下问题：
a．槽内喷管排布不合理．存在搅拌死角。
b．槽底部的锥斗不利于搅拌，形成死角。原设计的压缩空气反映系统由人工控翘由于误操作造成含渣磷化液窜入而导致系统失效。若设备有该设计则必须保证锥斗内搅拌状况良好。实际运行过程中办表明磷化渣在图示区域中大量沉积c在改造中，我们在积渣最多的底部八个锥斗内及车身入槽方向的槽底部斜面紧挨溢流口处相应安装喷环(共八个)及喷管，新增喷射系统的供液由增加的反吹泵(流量：150吨刘、时；扬程：20米)从主槽拍吸磷化液来保证，具体位置如图2所示。
实际运行表明，原主糟溢流口斜面及槽底部积渣情况严重的区域，积渣状况明显改善。在这个经验的基础上建议磷化槽设计形式如图3以保证良好的出渣效果，但该形式的磷化槽对槽液循环次数要求较高，每小时磷化液循环次数最低不得低于6次，以防止磷化渣在槽底部的沉积。
　　2磷化除渣设备的改进
　　磷化除渣设备形式多样，原理也各不相同，有旋液分离装置、真空转鼓分离装置、斜扳沉降装置、带式过滤器、板框压滤机等等多种多样。每种设备都有它的优缺点。具体选择何种设备要根据沉渣的特性、产渣量的大小、场地的大小以、资金的状况、操作管理水平高低等多方面综合考虑来决定。
　　我厂驾漆车间原用二级旋液分离器与带式过滤器结合来分离滤除感化渣，但由于以下主要原因而在其使用一段时间后停用，直接导致主槽渣含量远高于工艺要求。

　　a. 由于场地原因导致一级旋液分离器与其他相关设备距离过大,设备之间连接管道过长,磷化渣极易在管道内附着沉积最终导致这些管道的逐渐堵塞,设备维护难度过大.
　　b. 该设备的正常有效运行要求及时根据产渣量大小人工调节阀门开闭时间.而这一点的不能及时保证造成除渣效率降低,加速了鉴于恢复原系统难度较大,同时由于原设计未考虑平头车的生产而导致产渣量有交大幅度增加的情况.于是决定另行设计除渣工艺,新工艺主要考虑基点如下:
　　a. 槽容积119立方米,要求工作时主槽渣浓度低于300PPM.
b. 总产渣量:以日处理钢板面积26100平方米,每平方米产渣3克计算,日产渣量78.3公斤.
c. 由于槽液质量为119吨,因此当槽液含渣量为300PPM时,槽内磷化渣质量为:119×1000×300÷1000000=35.7公斤;在正常生产条件下产生这些磷化渣 需要时间为:35.7÷78.3×18(工作小时/日)=8.2小时.因此除渣系统对整槽槽处理时间不得高于8小时.
d. 新设备要克服原有设备管路过长的缺点必须能安放在批定空间内(5600mm×5100mm×5200mm),且便于操作维护等 .
e. 要能形成含水率不大于10%的磷化渣滤饼,以维护环境清洁,综合考虑以上几点并吸取他线经验,认为斜板沉降系统更附合要求,具体除渣工艺流程及现场一些细节如下
2.1工艺流程
工艺流程如下:

　　一套完整的斜板式除渣系统这要包括多种自动控制系统 以及报警系统等等.该工艺流程中由于考虑到整套系统低于磷化主槽 而特设置清液槽,在空间条件许可的情况下,可将溢流清液直接引回磷化主槽或副槽,从而简化工艺节约投资.
斜板除渣系统除渣效率的高低,设备尺寸的大小与磷化液在斜板沉降器内的通过时间紧密关联,可以说通过时间的选择是否合适,直接决定系统除渣效果能否达到工艺要求,通过时间如果选长了会增加设备尺寸,增大设备投资,选短了,则直接降低除渣效率.同时对该时间的估算也是确定能否采用斜板除渣系统的重要依据,在保证磷化主槽槽液含渣量不高于300PPM的要求下,我厂现用磷化液通过斜板沉降器时间的估算;通过实验测定我厂现用含 渣磷化液在静止状态下沉降至磷公液内渣 含量不高于300PPM时所用时间为40分钟,考虑在斜板沉降器中含渣液体中的渣粒沉降效率 为在静止状态下其沉降效率 原3-5倍,因此磷化液在斜板沉降器内停留时间不得小于403=14分钟,但由于使用的磷化液不同,其生成的磷化渣沉降速度也各不相同,所以对不同的磷化液,其通过斜板沉降器时间也不尽相同,需要区别对待.
2.2一些细节的考虑
　　新除渣系统必须全部安装在车间底层原二级旋液除渣系统所用空间内(仅为5600mm×5100mm×5200mm),由此引出问题,其一:主槽液位在除渣系统可使用空间之上,两者之间的液位差会导致虹吸等问题的产生;其二:由于斜板沉降系统的一个重要不足就是占地面积较大,因此 ,为避免管路过长等弊病,整个系统的结构设计就必须紧凑实用减小空间占用率,上述问题能否解决也是斜板沉降除渣方案在我厂是否可行的关键.
2．2．1虹吸问题的解决
　　由于主错液位较斜板沉降器最高液位仍高2米，这样在斜摄沉降器供液泵停开后，若其进出口阀门未及吟关阂则在主槽与斜板沉降器之间的输液管路形成虹吸管路，最终导致整槽磷化液经过斜板沉降器从请液稽冒槽损失c造成巨大浪费。解决该问题的关键是破坏该输液管路在停泵后的真空状态。实际设计制造过程中，在该输液管路的最高点(高于主槽液位)接装一只直径为：5mm的回管至主槽液面以上，如图4所示。系统实际运行中表明，该管的安装很好地凑决了虹吸问题。

2．2．2斜板沉降器高度的降低
　　根据磷化液停留时间的要求，原设计斜板沉降器高度为5米．由于现场空间有限，该高度不能满足安装使用需要．因此不可避免的要挖一深1．5米左右的地坑．大大降低方案的可行性。为有效降低高度，通过计算，在斜板沉降器设计上变传统的底部单锥斗(集渣区j设计改为双锥斗设计见固4，将高度降低到3．5米，斜板沉降器结构更紧凑，减少了空间利用率，同时方便了斜板沉降器的清理，大大提高方案可行性。但缺点是增加了一套电动阀门及其控制系统，成本有所提高c
2．2．3浓缩塔底部沉渣上翻问题的解决
　　由于浓缩塔的溢流液可能含较多磷化渣，因此其最好返回斜板沉降器进口。由于现场空间所限，斜板沉降器出渣管路直接连人浓缩塔底部，造成急速流下的渣浆剧烈搅动浓缩塔底部集渣，导致沉渣上翻溢流进入清液槽，增大清矮槽内清液含渣浓度大大降低整套系统除渣效果：针对该问题，在浓缩塔内斜焊入一张钢板将浓缩塔内部分割为两个区，同时将浓缩塔内斜板沉降器的出渣管上弯引流使来于斜板沉降器的渣浆直接以一定角度冲击在插入的斜板上减缓其对浓缩塔底积渣的冲击的，有效避免浓缩塔内沉渣的上翻溢流。具体如图5所示。
2．2．4管路连接上的考虑
　　除渣系统管路安装非常讲究，一切都在实用的基础上考虑磷化液流动的通畅及疏通清理的方便。主要有两个原则：
　　a．所有管路尽量直短，保证含渣磷化液的通畅传输。
　　b．多用法兰和三通(用于弯管处)，以便于疏通清理。在现场制造时保证每3米直管安装一对法兰，每个拐弯都以三通连接。

注：图中细虚线为新加的隔板，租虚线为改后向上弯曲倾斜的斜板沉降器出渣管
　　2．3投入使用后的效果
该系统投入使用后，达到设计要求，保证主槽渣含量低于300PPM，且所排磷化渣密度为1．5克／立方厘米左右，便于废渣处理。
3操作管理该设备的操作管理水平是其能否长时间有效运行的根本保证：其主要包括两个方面：
　　a．槽液日常参数的控制管理，避免参数向增加产渣量的方向变化如：促进剂含量过高、总酸过高、温度过高等。
　　b．严格除渣设备的日常管理，作到定期清理、清洗等等。要求：
　　(1)每3小时巡检设备一次。巡检内容主要包括：观察各槽液位状况、泵运行状况、板框压滤机(液压明流式)出水是否清澈、板框压滤机工作压力、板框压滤机有无泄露等。
　　(2)板框压滤机停止工作后及时排渣。
　　(3)斜板沉降器、浓缩塔每周清洗一次，每半年对整个磷化设备酸洗除渣一次等。