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搪铅工艺是一种在有色金属湿法冶炼设备、化工设备中广泛运用的硫酸防腐工艺。相比于其他防硫酸腐蚀措施,搪铅工艺适用范围广,使用寿命长,可靠稳定、效果显著。但是相关文献资料表明,目前国内外化工设备的搪铅工作,全部都是由工人手工完成。对于大型设备来说,手工搪铅不仅生产效率低下,而且生产成本高,更重要的是搪铅操作过程中铅金属对工人健康有着巨大的损害。因此,基于现有条件研制一种自动的搪铅设备代替人工操作,并在此基础上设计完善自动化搪铅工艺具有重要的意义。 本文围绕自动搪铅设备的理论分析、数值模拟和试验验证进行研究,主要研究内容和结论包括: (1)从化学原理和铅的物理属性上分析论证搪铅层的形成原因,结合传统手工搪铅工艺,通过实验,确定搪铅层的大致形成条件:其中选取钎剂的配比为ZnCl2占20%,SnCl2占5%,H2O占75%;钎剂需涂刷两次,第一次在基体温度为240℃~260℃时,第二次为基体温度在300℃~320℃时,熔铅与钢材接触温度在330℃~350℃。并且,结合实验设计一种能够实现自动化的搪铅工艺,该种工艺以直径为10mm的铅丝为铅料,搪道形成速率为4.3mm/s,铅丝运动速率为8.51mm/s。 (2)将传统搪铅工艺与设备自动化相结合,设计制造一种能够满足大型化工设备搪铅需求的搪铅自动化设备。该设备以直径为10mm的铅丝为进给料,通过齿轮传动结构完成搪道方向的展开与铅丝的连续输送,并配以火焰加热设备完成搪铅操作。设计过程中借助CAE/CAM软件Pro/ENGINEER对各结构参数进行模拟辅助设计,同时结合有限元分析软件ANSYS对铅丝变形的力学性能的数值分析,找出最佳进给滚轮的尺寸。最终,完成一台自动搪铅设备的设计定型与加工制造。 (3)使用该种自动搪铅设备进行工艺实验,主要针对预热工艺,氧乙炔使用量和焊炬距离平板基体表面距离等工参数进行实验,确定一组工艺参数制成搪铅试样。通过栅格实验测试、扫描电镜等实验测定搪铅试样的性能。实验验证了在该种自动搪铅设备及其配套工艺下,搪铅层与基体表面结合力附合标准GB/T9793-2012要求,表明该设备及其配套操作工艺满足搪铅生产要求。