立式锌锅摩擦磨损装置设计说明书 - 图文

第二章．立式锌锅装置的设计

2-1 锌锅设计总体概述

2-1-1 锌锅的设计要求

（1） 试样件要伸入液态锌液面以下20mm处，这样才能保证试样件周围温

度相对恒定

（2） 试样件尽量保证足够靠近热电偶，这样才能保证试样件周围温度偏

差不至于太大

（3） 由于电动机，液压缸和锌锅之间要相互配合工作，所以锌锅设计的

尺寸要足够大，以满足装置各组件之间的位置关系

（4） 锌锅不能过大，以至于需要过多的锌和过长的加热时间导致不必要

的锌浪费和多余耗电

2-1-2 锌锅装置设计原则

（1） 各部分结构的可靠性

（2） 各部分性能的可靠性，锌锅的工作温度大致为475度到485度，锌锅

材料及其其他各部分材料需要拥有较高的耐热性能

（3） 各部分需要拥有较好的耐腐蚀性，由于锌液具有很强的腐蚀性，所

以为了保证实验的顺利进行，需要锌锅各部分组件拥有较高的耐腐蚀性能

（4） 锌锅内层材料需要具有良好的导热性能，实验需要将锌锅内的锌块

尽可能快的融化，所以需要导热性能良好的材料做锌锅材料，以达到省时省电的目的

（5） 成本不能过高，耐高温耐腐蚀材料有很多，但是本课题所提供的仅

仅是用于实验的装置，并非用于生产，定向研究沉没辊组件的摩擦磨损耐腐蚀性能，所以从成本出发，锌锅内层材料选择性价比较高的石墨坩埚

（6） 锌锅的选材不能对锌锅内的锌液造成污染，本课题提供的装置仅仅

考虑的腐蚀为锌液的腐蚀，若是有其他杂质进入锌液，使锌液污染，最终造成的腐蚀会极大的影响实验结果，所以锌锅的选材要尽可能的避免锌液收到污染

（石墨坩埚的优秀性能：良好的热导性和耐高温性，热膨胀系数小，对急热、急冷具有一定抗应变性能对酸，碱性溶液的抗腐蚀性较强，具有优良的化学稳定性冶金、铸造、机械、化工等工业部门的生产原料，坩埚的生产原料，可概括为三大类型。一是结晶质的天然石墨，二是可塑性的耐火粘土，三是经过煅烧的硬质高岭土类骨架熟料。近年来，开始采用耐高温的合成材料，如：碳化硅、 氧化铝金刚砂及硅铁等做坩埚的骨架熟料。这种熟料对提高坩埚产品质量，

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增强坩埚密度和机械强度有着显著效果。坩埚的成型，有三种方法，较原始古老的成型方法是手塑成型。第二种是旋塑成型法第三种是压型成型法）

2-2 锌锅装置的设计方案

锌锅设计方案

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2-2-1 锌锅锌用量的计算

锌锅用锌量计算如下：

因此，本课题设计的锌锅用锌量大致为230Kg

2-2-2 锌锅内层材料选择

为了减少其他材料对本课题锌锅中锌液的污染，也因为石墨坩埚拥有良好的热导性和耐高温性，热膨胀系数小，对急热、急冷具有一定抗应变性能对酸，碱性溶液的抗腐蚀性较强等优秀性能，所以本课题锌锅内层选用石墨坩埚

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2-2-3 锌锅加热方式选择

加热方式选择外加热，经试验证明，24KW功率的加热设施可以将锌块在半天内加热融化为锌液，所以选用12根2ＫＷ的加热管为新国内部的锌块加热，在坩埚四周上中下三层呈环形摆放。

温度控制采用数控表进行控温，在刚开始加热时，１２根加热管满功率全开，加热至４５０度左右时关掉一半的加热管，也就是剩下６根加热管加热，锌液融化后，大概在４７５度时，要求温度稳定在这个值左右，数控加热管数量进行加热，大致为２－３根，视散热情况及锌锅内锌液情况而定。

2-2-4 锌锅结构设计介绍

锌锅内层为石墨坩埚，直接盛装锌液，石墨坩埚外壁上中下三层环形摆放12根加热棒，使锌锅内的锌液加热均匀。

为了不使加热棒过于直接的接触保温层，在保温层和加热棒区域之间，加了一层厚达60mm的陶瓷衬层。

陶瓷衬层外面包裹着保温层，保温层厚度50mm，完全包裹陶瓷衬层，将温度散失最小化，保温层的材料选择可以是比较不易燃的石棉或者不易燃的泡沫。

最外层是不锈钢制成的锌锅锅壁框架，不锈钢的耐腐性能相当优秀，且结构的强度刚度都符合本课题的要求。

2-3 锌锅设计总结

（1） 锌锅结构强度刚度要合乎课题相关实验的要求 （2） 锌锅要求耐腐蚀性较强

（3） 锌锅的选材要求很高，要求耐高温，耐强腐蚀，导热性能良好，且

对锌液不会造成污染

（4） 锌锅结构合理，对加热装置的摆放，稳控措施的选择，保温措施的

设计，都有很高的要求

（5） 锌锅结构应该在合理的基础上相对简单，有利于安装和拆卸，也有

利于在试验中排查故障的所在

（6） 锌锅不宜过大也不宜过小，过大导致锌浪费，过小不能满足于电动

机和液压缸相对位置的需求，所以对锌锅锅口开的角度也有一定的要求

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