一种芯棒镀铬机组及特点

王希军 郭瑞兴

中国石油集团渤海钻探工程有限公司 天津市

随着无缝钢管行业发展迅速，轧管生产的必备工具——芯棒的需求量日益增加，为满足市场需求，天津赛瑞机器设备有限公司自2007年开始进行芯棒和优质高合金钢锻件项目，包括电渣重熔、锻造、热处理、机加工及表面处理5大车间，形成以生产芯棒为主，具有制作风力发电机轴、水力发电机轴、冶金设备轴类及化工类锻件能力的加工生产线。

一、芯棒镀铬机组设计要点

表面处理车间主要包括抛光、镀铬及磷化等工序。芯棒表面镀铬是其中最重要的环节，镀铬质量的好坏直接影响芯棒的使用寿命。赛瑞公司对国内几家芯棒维修厂进行调研，发现芯棒镀铬设备主要存在以下几个主要问题：镀层厚度不均匀；镀铬设备密封效果不好，镀槽进出口处存在镀液外漏现象；设备绝缘性不好等。因此机组研发重点如下：改善密封效果；控制镀液温度，使镀层厚度均匀；改善绝缘和防酸效果。

1.密封系统

现有镀铬设备中，镀槽进出口处的密封多采用一道软的PVC密封圈，密封效果不理想。改进设计中，密封结构采用五组特制的软PVC密封片构成，流过每组密封片的镀液逐渐减少，镀液可通过密封装置上的圆孔流入电镀箱法兰盘，再经法兰盘回流管流回镀槽，解决了镀槽漏液问题。

2.电镀时镀液温度控制

温度控制系统包括加热系统和冷却系统。在镀槽中装有温度传感器，能够实时检测镀液温度，并将检测信号输送给电控系统，控制加热或冷却系统的工作，使镀液温度保持在54℃左右。

3.绝缘与耐酸

在镀铬机组中，芯棒、镀液及阳极圈均带电，与其接触的设备必须保证良好绝缘。设计将阳极圈支架安装在镀槽上并采用硬PVC实现镀槽钢结构的绝缘；在镀槽内部箱体表面粘接一层软PVC，与带电液体接触时钢结构则不带电；温度控制管线从母槽接出的部分接有耐热耐酸胶管，在镀槽与地面之间垫有硬PVC，实现良好绝缘。

在母槽和镀槽内均衬有耐酸的PVC板，镀槽支架外也包裹一层PVC板，防止钛板被铬酸腐蚀。所有和铬酸接触的管路均使用钛材管或PVC管，实现设备整体防酸。

二、机组设备构成及特点

该机组由许多单台设备构成（图1）。前、后辊道都由蜗轮蜗杆减速电机串联5个换向器，同时带动5个包胶的辊子转动。整套机组有6台单辊道，与前、后辊道一样具有运送芯棒和调整芯棒中心标高的作用，它的辊子外部包着硅橡胶，能够承受320℃的高温，且不会熔化粘在芯棒表面上。

图1 芯棒镀铬机组构成

机组有两套阴极夹钳（图2），布置在镀铬设备的两侧，用于传导电镀电流。修整装置用于修整芯棒表面，去除芯棒表面氧化斑及空气中落到芯棒表面的粉尘，装置的底座上有两条轨道，装有4个车轮的支架能在轨道上行走，芯棒从支架中间的大孔中穿过。镀铬设备主要包括母槽、母槽上罩、集气罩、镀槽、镀槽支架、阳极装置、密封装置、冲洗装置等。

镀铬设备左右两侧各有1套芯棒冲洗装置，结构基本相同，都是由1台耐酸泵、1个冲洗槽和1套水路管线组成。但作用完全不同，左侧（芯棒入口处）的用于冲掉芯棒表面的粉尘及前一道工序修磨下来的氧化物，冲洗液通过修整装置的导流槽流回冲洗槽；右侧（芯棒出口处）的用于冲掉芯棒表面附着的镀液，水通过母槽上罩上的漏斗流回冲洗槽。

图2 阴极夹钳结构

回收槽用来收集冲洗装置、供水箱及冲洗密封装置产生的废水，槽上装有1台耐酸泵和1个液位开关，槽里的酸液通过耐酸泵打回母槽中，用于镀铬，液位开关用来防止酸液过多溢出回收槽。

该机组加工范围广，能够实现Φ108.4～Φ438.8mm的芯棒镀铬。所有管路均为闭式循环系统，实现废水零排放。废水和废气的循环使用，不但解决了环境污染问题，而且节约了成本。

铬酸循环装置由3个装在镀铬装置外的立式浸没泵组成。在镀铬过程中，铬酸经泵供给到镀槽，再经排放管回到母槽。镀槽和母槽中分别设有浮动的液位计，用来检查两个槽中的铬酸液面。当需要补充铬酸时，回收槽中的铬酸经泵补充到母槽中。镀槽的给水管接在镀槽底部，防止铬酸进入镀槽时产生气泡附着在芯棒上，影响镀铬质量。

芯棒进入镀槽前，其温度低于最佳镀铬温度54℃，对镀铬质量有一定影响。此镀铬装置在镀槽进口处设置一段预热管，且正常工作时镀液液位高于预热管。镀液从预热管流出，经管线流向芯棒，使芯棒温度升至镀液温度，实现芯棒预热。流下来的镀液通过密封装置回到母槽中，实现再利用。此结构能有效避免芯棒温度过低而造成电镀质量差的缺点。冬季效果尤其明显。

将回收槽放在低于供水箱和冲洗装置水槽的地面上，利用水位差将水通过管路输送到回收槽中，减少动力源。

该机组已申报两项国家实用新型专利，分别为芯棒镀铬设备及其密封系统。 W13.12-26