A fényesítő fogyasztás rejtélye
A savas horganyzás vonalvezetője észreveszi, hogy a fehérítőszer-fogyasztás felfelé kúszik. Hat hónappal ezelőtt 200 ml fehérítő 1000 amper-óránként tartotta fenn a lerakódás ragyogását. Most ugyanez a fogyasztás homályos lerakódásokat eredményez az alacsony-áramú-sűrűségű területeken. A fürdő 300 ml-t igényel az elfogadható megjelenés eléréséhez.
A fürdőelemzés kizárja a szennyeződést. A hőmérsékletszabályozás 30 fokon normálisnak tűnik. A fehérítő azonban gyorsabban tűnik el, mint az elektrokémiai fogyasztás. A hiányzó adalékanyag termikusan bomlik le a fürdő hőmérséklet-szabályozója számára nem látható helyen: a hőcserélő felületén.
A falhőmérséklet probléma
A gőzzel fűtött merülőtekercsek felületi hőmérséklete sokkal magasabb, mint az ömlesztett fürdő hőmérséklete. A 3 bar nyomású gőz 143 fokban kondenzálódik a tekercs belsejében. A külső csőfal hőmérséklete a folyamatoldali hőátbocsátási tényezőtől függ, de tipikus savas horganyzási körülmények között mérsékelt keverés mellett a fal hőmérséklete 70 és 95 fok között mozog.
A savas cink fehérítők-jellemzően az aldehidek, ketonok és poliéter felületaktív anyagok-50 fok felett termikusan lebomlanak. 70 fokos falhőmérsékleten a tekercs felületével érintkező fehérítő molekulák gyorsan lebomlanak. A 30 fokos ömlesztett fürdő stabil marad, de a forró tekercsfal melletti vékony határréteg kémiai pusztító zónává válik.
Ez megmagyarázza a fogyasztási rejtélyt. A fehérítő nem a fürdő teljes térfogatában bomlik le, hanem szelektíven a hőátadó felületen. Minden liter fürdő, amely a forró tekercsen túl kering, elveszíti adalékanyag-tartalmának egy részét a termikus lebomlás következtében.
1. táblázat: A falhőmérséklet és a fényesítő bomlási sebességének összehasonlítása
| Fűtőanyag | Gőznyomás (barg) | kb. falhőmérséklet ( fok) | Relatív fényesítő bomlási sebesség |
|---|---|---|---|
| SS 316L tekercs | 3.0 | 85-95 | Magas |
| Titán tekercs | 3.0 | 80-90 | Magas |
| SS 316L alacsony gőzzel | 1.0 | 60-70 | Mérsékelt |
| PTFE tekercs | 3.0 | 55-65 | Alacsony |
A falhőmérséklet 30 fokos savas cinkfürdőhöz mérsékelt légmozgás mellett. A PTFE falhőmérséklete alacsonyabb a hővezetőképesség-különbségek miatt, amelyek meredekebb gradienst hoznak létre a csőfalon belül.
Hogyan csökkenti a PTFE a fal hőmérsékletét
A PTFE hővezető képessége alacsonyabb, mint a fémeké. Ez a tulajdonság, amelyet gyakran a nagyobb felületet igénylő hátrányként emlegetnek, váratlan előnyökkel jár az adalékanyagokkal{1}}töltött fürdőknél. Az alacsonyabb hővezető képesség meredekebb hőmérsékleti gradienst hoz létre a cső falán.
Gőzzel fűtött fémtekercs esetén a belső fal 143 fokos (gőztelítési hőmérséklet), a külső fal pedig talán 90 fokos. A hőmérséklet-esés az 1,5 mm-es fémfalon megközelítőleg 53 fok, amely leginkább a csövön kívüli határrétegre koncentrálódik.
1,0 mm falvastagságú PTFE tekercs esetén a belső fal 143 fokos, a külső fal 55-65 fokos. A PTFE alacsonyabb hővezető képessége nagyobb hőmérsékletesést okoz magában a csőfalon belül, ami 20-30 fokkal csökkenti a külső felület hőmérsékletét a fémhez képest.
Ez az alacsonyabb felületi hőmérséklet a legtöbb savas cink-fehérítőnél a gyors{0}}bomlási küszöb alatt működik. A PTFE felülettel érintkező adalékmolekulák nem érik el azt a hősokkot, amely tönkreteszi őket a fémfelületeken. A fényesítők fogyasztása visszatér elsősorban az elektrokémiai fogyasztási arányokhoz.
Stabil adalékanyag-fogyasztás, stabil költségek
Amikor a fehérítő a fűtőfelületen termikusan lebomlik, a fogyasztás kiszámíthatatlanná válik. Változik a gőznyomás ingadozásaitól, a fürdő szintjének változásától, amely befolyásolja a merülő tekercs területét, és a keverés változásaitól függően, amelyek megváltoztatják a határréteg vastagságát. A bevonatsor vezetője túlzott-fehérítő hozzáadásával kompenzálja, növeli a vegyszerköltségeket és túladagolási hibákat kockáztat.
A PTFE hőcserélő stabilizálja az adalékanyag-fogyasztást azáltal, hogy kiküszöböli az elsődleges hőlebomlási útvonalat. Az elektrokémiai elmélet előrejelzése szerint a fényesítő hozzáadási aránya az amper{1}}órás áteresztőképességgel jobban nyomon követhető. A vegyipari költségek kiszámíthatóvá válnak. A nagy-áram-sűrűségű területeken csökken a helyi fehérítő éhezés kockázata, mivel az adalékanyag nem pusztul el a fűtőfelületen.
Gyakorlati eredmények egy hordós cinkvonalról
Hordós horganyzási sor, amely autóipari kötőelemeket dolgoz fel, rozsdamentes acél gőztekercsekből PTFE hőcserélőkké alakítva. Az átalakítás előtt a fehérítőszer-fogyasztás átlagosan 280 ml/1000 amper-óra volt, jelentős heti---ingadozással. A vonalon időszakonként homályos lerakódások tapasztalhatók, amelyek a fehérítőszer kimerülésére vezethetők vissza a kézi adagolások között.
A PTFE beszerelése után a fehérítőszer-fogyasztás 190 ml/1000 amper{3}}óra értéken stabilizálódott. A heti---hét közötti eltérés ±30%-ról ±10%-ra csökkent. A homályos betéthibák több mint 70%-kal csökkentek. Az éves fehérítőszer-költség-megtakarítás önmagában a PTFE tekercs tőkebefektetésének 35%-át hozta meg az első évben.
Összegzés
A savas cinkfürdőben a gőzzel fűtött fémtekercsek-olyan falhőmérsékleten működnek, amelyek hő hatására elpusztítják a szerves fehérítőket. Az így létrejövő adalékanyag-bomlás a hőátadó felületen megy végbe, ami az ömlesztett fürdőhőmérséklet-ellenőrzés számára nem látható, ami megnöveli a vegyszerköltségeket és időszakos minőségi problémákat okoz.
A PTFE hőcserélő ezt az alacsonyabb külső falhőmérséklet révén oldja meg. A gyakran hátrányként emlegetett hővezetési különbség valójában az adalékanyag lebomlásának csökkentését jelenti. A nulla fémszennyezéssel és nulla korrózióval kombinálva a PTFE tekercs javítja a fürdő stabilitását vegyi, termikus és szennyeződési méretekben.
A fehérítőszer-fogyasztás csökkentésére és a fürdő stabilitásának javítására irányuló horganyzási műveleteknél műszaki elemzés áll rendelkezésre a fürdőtérfogat, az üzemi hőmérséklet, az aktuális tekercs-specifikációk, a fehérítőszer típusa és felhasználási előzményei, valamint a rendelkezésre álló gőznyomás benyújtásával.
