可溶陽極電鍍錫工藝鍍錫量均勻性的研究與實(shí)踐

■劉海濤 ■河北鋼鐵集團(tuán)衡水薄板有限責(zé)任公司，河北 衡水 053000

帶鋼表面鍍錫量均勻性是馬口鐵產(chǎn)品的重要質(zhì)量控制內(nèi)容，具體規(guī)格機(jī)標(biāo)準(zhǔn)鍍錫量每面三點(diǎn)試驗(yàn)平均值應(yīng)不小于相應(yīng)面的最小平均鍍錫量，每面單點(diǎn)試驗(yàn)值應(yīng)不小于相應(yīng)面的最小平均鍍錫量的80%。

鍍錫量不均勻所產(chǎn)生的問題概括起來主要有三類:(1)帶鋼表面色差。高鍍錫量產(chǎn)品易產(chǎn)生“白邊”，低鍍錫量產(chǎn)品易出現(xiàn)“亮邊”，帶鋼軟熔以后陽極條紋明顯。(2)帶鋼表面三點(diǎn)鍍錫量超過管控標(biāo)準(zhǔn)。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T728 -1998 已對三點(diǎn)鍍錫量做出明確規(guī)定(詳見附GB/T728 -1998)。(3)錫耗居高不下。若鍍錫量不均勻，按照國家標(biāo)準(zhǔn)中對單點(diǎn)鍍錫量與平均鍍錫量的要求，勢必增加錫耗。因而對帶鋼表面鍍錫量均勻性的理論研究及實(shí)踐應(yīng)用顯得尤為重要。

1 可溶陽極電鍍錫工藝鍍錫量不均勻的原因分析

目前國內(nèi)大部分鍍錫生產(chǎn)線都采用可溶陽極的弗洛斯坦法電鍍錫工藝，錫塊作為陽極、帶鋼作為陰極。在酸洗介質(zhì)條件下通直流電，陽極失電子溶解成二價錫離子進(jìn)入鍍液，在帶鋼陰極上二價錫離子得電子還原成錫離子并累積成錫鍍層。造成鍍錫量不均勻的原因有以下三個方面。

(1)錫陽極方面(原材料原因)。錫陽極標(biāo)準(zhǔn)的理想要求為厚度均勻?yàn)?0mm，純度為100%，而實(shí)際上由于加工原因易導(dǎo)致錫陽極外形尺寸誤差約在0.5 -1mm 左右;GB/T728 -1998 對錫錠的化學(xué)成分也做了明確規(guī)定，最高錫含量99.99%。這些宏觀看來微乎其微的誤差在大電流短距離的電鍍過程中就可能導(dǎo)致鍍錫層的不均勻。另外，錫陽極和橋架銅排接觸面不光滑有孔洞或裂痕，也會造成各個錫陽極條上的電流分布不平衡，從而造成鍍錫量的不均勻。

(2)電鍍液濃度、電流密度方面(工藝原因)。弗洛斯坦電鍍錫工藝采用酸性電鍍液，懸掛可溶性錫陽極，依靠電解液的電離作用將錫鍍在鋼板上。每個陽極橋架的總電流是一定的，但具體分配到每個陽極則因多種原因產(chǎn)生電流分布的不均勻，帶鋼表面鍍錫層不均勻的根本原因就是板面寬度方向電流分布的不均勻，造成電流分布不均勻的原因則有電解液濃度超出標(biāo)準(zhǔn)范圍、陽極(錫條)與陰極(帶鋼)的極距不均勻、陽極條之間的的距離不合理不均勻等。

(3)錫陽極和帶鋼的位置調(diào)整方面(操作原因)。這里所說的位置包括橋架距離帶鋼的位置和錫陽極之間的距離。生產(chǎn)過程中，錫陽極厚度是不斷減小的，若不及時調(diào)整，陽極與帶鋼之間的極距就會越來越大，鍍錫量相應(yīng)減小。更換寬度規(guī)格時，需調(diào)整錫陽極的投入數(shù)量及間距，如果投入的數(shù)量不合理(過多或過少)，如需要調(diào)整調(diào)整錫陽極間距過大，則會產(chǎn)生陽極條紋。

(4)鍍錫板產(chǎn)品規(guī)格方面(生產(chǎn)原因)。在產(chǎn)品規(guī)格(鍍錫量、厚度、寬度)變化頻繁的高速生產(chǎn)線上，各規(guī)格所要求的生產(chǎn)速度、錫陽極間距、電流大小、溶液濃度也有區(qū)別，帶鋼頭尾易產(chǎn)生鍍錫層的不均勻。要求在制定生產(chǎn)計劃時，鍍錫板規(guī)格盡量從寬到窄，不要使帶鋼寬度變化太大，以盡量減少錫陽極的投入或撤除操作。

2 實(shí)現(xiàn)帶鋼表面鍍錫層均勻化的措施

(1)錫陽極規(guī)格方面。精心設(shè)計錫陽極鑄造模具圖紙，嚴(yán)格檢查錫陽極投入時的質(zhì)量，從源頭上控制錫陽極的外觀尺寸、化學(xué)成份和內(nèi)在質(zhì)量，杜絕質(zhì)量缺陷。(2)電鍍錫工藝標(biāo)準(zhǔn)方面。制定電鍍液各成份濃度控制、電流密度控制的標(biāo)準(zhǔn)，并采取嚴(yán)格檢查、嚴(yán)肅考核等管理措施確保工藝操作嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。(3)生產(chǎn)操作實(shí)踐方面。制定錫陽極調(diào)整操作的標(biāo)準(zhǔn):陽極與帶鋼極距在30 -40mm 間，陽極之間的距離在20 -30mm 之間，陽極橋邊部錫條距帶鋼邊緣15 -25mm 之間。新陽極條的厚度為50mm，當(dāng)陽極厚度減少到20 -25mm 左右時就需要更換。以免錫條斷裂形成鐵皮刮傷及墊傷。(4)目前工藝中，橋架和銅排之間有一個角度，并非平行放置，陽極橋在水平方向也傾斜一定角度(入口寬，出口窄)，以維持極距相等，入口與出口差距約25mm。從入口側(cè)掛入新的錫陽極，薄的錫陽極從另一邊撤出，根據(jù)要求再將橋架的傾斜角調(diào)整到合適的位置。陽極條排布時需保持間距一致且不能太寬，否則會引起陽極條紋等缺陷。(5)在生產(chǎn)過程中，要求操作者經(jīng)常拉動橋架上的錫陽極，保持良好的導(dǎo)電性。同時根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)每2 -5 個小時檢查錫陽極厚度一次。錫陽極一般固定從一側(cè)入槽，入槽時需注意必須使陽極條的下部導(dǎo)向部分進(jìn)入陽極導(dǎo)板內(nèi)，保證陽極與帶鋼的距離保持一致。(6)因規(guī)格變化，鍍錫電流變化過大時，也相應(yīng)的調(diào)整錫陽極，保持錫陽極放置平直接觸好，以保證鍍錫的均勻性。入槽的錫陽極正面的從操作側(cè)加入，放在陽極橋上絕緣板上，逐個推動錫陽極把另側(cè)的厚度不足的錫陽極勾在驅(qū)動側(cè)的絕緣板上，用電葫蘆吊出。加入時先將錫陽極掛在陽極橋上的絕緣板上，再向里推入。反面則相反操作。(7)空間位置調(diào)整。陽極距離:指陽極靠近帶鋼邊緣與帶鋼的距離，約10 -30mm。距離過大會使電流密度分布不均，電鍍槽電壓增高，損耗電能，也造成鍍層沿帶鋼寬度方向分布不均;陽極距離過小，會增加錫離子與鐵皮之間的吸引力，會產(chǎn)生白邊，陽極用得太薄時，容易斷裂造成事故。一般來說，陽極厚50mm，可用至厚20 -25mm。垂直方向:由于電流自陽極上部輸入，它本身產(chǎn)生電阻壓降，使得陽極上部電流造成陽極上部溶解速度大于下部。為保持生產(chǎn)中極距相等，須經(jīng)常拉動錫條，使其接觸量增大。水平方向:在生產(chǎn)中根據(jù)帶鋼寬度，選用幾條陽極條并排懸掛于帶鋼兩側(cè)的陽極橋上。相鄰兩條間隔約10 -30mm，總寬度小于帶鋼寬40 -60mm。錫陽極用損后，新陽極從一側(cè)推入，用損陽極從另一側(cè)拉出，這樣就造成新舊陽極的極距不同。為此，陽極橋在水平方向也傾斜一定角度鐵皮夾角1.8°(入口寬，出口窄)，以維持極距相等，入口與出口差距約25mm。

3 結(jié)論

本文總結(jié)了可溶陽極電鍍錫工藝造成鍍錫量不均勻的因素，并且根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐所得出的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、操作方法等，從原材料控制、工藝參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)控制、生產(chǎn)操作規(guī)程控制等三方面闡述了保證鍍錫量均勻的具體措施。并且對原有工藝進(jìn)行了進(jìn)行了一些改進(jìn)，能將鍍錫量控制在標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)。

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