帶鋼清洗工藝的探討和研究

河鋼集團(tuán)唐鋼唐山創(chuàng)元方大電氣有限責(zé)任公司 王桂清

0 前言

冷軋帶鋼在軋制的過(guò)程中，表面會(huì)附著一些如軋制油和乳化液、軋制過(guò)程中產(chǎn)生的金屬顆粒、分解的碳?xì)浠衔?、附帶的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物（如鐵皂化物）、灰塵等臟物。所以原料帶鋼必須要經(jīng)過(guò)清洗[1,2]，在經(jīng)過(guò)退火爐時(shí)，由帶鋼清洗不凈造成的帶鋼表面殘留固體顆粒和碳化物，主要會(huì)帶來(lái)兩個(gè)主要問(wèn)題[3]：影響退火產(chǎn)品質(zhì)量，不能滿足客戶需求；產(chǎn)生爐輥結(jié)瘤，從而造成帶鋼表面的壓痕和劃傷，臥式爐更為嚴(yán)重。

1 帶鋼清洗工藝簡(jiǎn)介

隨著鋼鐵市場(chǎng)的不斷發(fā)展，對(duì)退火產(chǎn)品質(zhì)也提出了更高的要求，另一方面也推動(dòng)了退火機(jī)組在帶鋼清洗工藝方面的發(fā)展，其工藝大致可以分為以下幾類(lèi)：

1.1 化學(xué)清洗法

化學(xué)清洗法顧名思義就是使用化學(xué)溶劑溶解帶鋼表面殘留物，從而達(dá)到清潔帶鋼表面的目的。通常使用的溶劑呈堿性，主要是因?yàn)閹т摫砻鏆埩粑镏饕侨榛骸Ｇ逑催^(guò)程如圖1所示：

圖1 表面活性劑的反應(yīng)機(jī)理

1.2 物理清洗法

物理清洗使用帶有刷毛的刷輥?zhàn)鳛闆_刷工具，清潔帶鋼表面。刷輥壓下由氣缸或絲杠機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，而刷棍轉(zhuǎn)動(dòng)由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

1.3 電解清洗法

電解清洗[4,5]是利用帶鋼在熱的強(qiáng)堿液中發(fā)生電解效應(yīng)的特性，去除帶鋼表面的殘留附著物。

2 脫脂機(jī)組工藝

2.1 概述

脫脂生產(chǎn)線采用的是立式電解清洗工藝，備有漂洗槽設(shè)備。該生產(chǎn)線設(shè)備、工藝及自動(dòng)化系統(tǒng)的配置，在目前投產(chǎn)的脫脂生產(chǎn)線中，屬于比較先進(jìn)的電解工藝。脫脂之前工序?yàn)樗彳垼瑤т摫砻鏁?huì)有比較多的殘留物，例如軋制油、乳化液等等。在后續(xù)加過(guò)過(guò)程，帶鋼表面殘留油污、鐵粉和其他雜質(zhì)，會(huì)大大影響加工質(zhì)量。由于電解清洗方法的快速性和高效性，受到了越來(lái)越多的關(guān)注，也大大提高了帶鋼表面的清潔度。

2.2 電解清洗的原理

帶鋼電解清洗時(shí)，通過(guò)在帶鋼和電極上外加電壓，使得帶鋼與電極之間產(chǎn)生電感。兩陽(yáng)極之間對(duì)應(yīng)的帶鋼表面產(chǎn)生負(fù)電荷，發(fā)生析氫反應(yīng)：

兩陰極之間對(duì)應(yīng)的帶鋼表面產(chǎn)生正電荷，發(fā)生析氧反應(yīng)：

通過(guò)上述兩個(gè)電解反應(yīng)，在帶鋼表面不斷釋放出氫氣或氧氣，氫氣或氧氣溢出時(shí)會(huì)把附著在帶鋼表面的油膜破壞，隨著氣體持續(xù)不斷的釋放，氣泡會(huì)將油滴帶到溶解液里區(qū)，進(jìn)而使帶鋼表面附著物脫離帶鋼表面。

在電解堿洗中一般采用帶鋼不直接和電源相連的方法。這種方法通常將電源接在電極板上，入口部分和出口部分分別接極板陽(yáng)極和極板陰極。電流從陽(yáng)極經(jīng)過(guò)堿洗液到達(dá)帶鋼，再經(jīng)過(guò)堿洗液到達(dá)陰極。

3 電解清洗設(shè)備的類(lèi)型

電解清洗設(shè)備按照設(shè)備形態(tài)可以分為四種：立式、臥式、V型、噴射式電解清洗設(shè)備。臥式清洗設(shè)備電極水平放置，帶鋼水平通過(guò)電極板進(jìn)行清洗。其特點(diǎn)為安裝簡(jiǎn)便，穿帶方便，造價(jià)低，比較適用于低速機(jī)組。其缺點(diǎn)是設(shè)備占用面積較大，清洗掉的殘?jiān)劣诘撞?，不利于及時(shí)清理。V型電解機(jī)組介于立式和臥式機(jī)組的一種形式。它是實(shí)際生產(chǎn)中比較常見(jiàn)的一種電解清洗設(shè)備。立式電解清洗機(jī)組采用垂直電極設(shè)置，通常包括一對(duì)或幾對(duì)電極，而帶鋼在電解槽內(nèi)垂直電解清洗。該種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，空間利用率高，同時(shí)還可以將幾個(gè)電解單元串聯(lián)，大幅提高帶鋼表面的清洗質(zhì)量，垂直的設(shè)計(jì)還有利于清洗電解槽底的鐵粉，適合應(yīng)用于高速運(yùn)行的大型生產(chǎn)線上。其缺點(diǎn)是設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，更換配件難度大，維護(hù)成本高，同時(shí)在處理斷帶等異常時(shí)較為耗時(shí)。

4 電解脫脂機(jī)組存在的問(wèn)題及改造

電解清洗槽為立式槽，其正常運(yùn)行時(shí)電解液應(yīng)為一合適液位才能夠保證機(jī)組正常運(yùn)行。當(dāng)電解槽內(nèi)發(fā)生漏液導(dǎo)致槽內(nèi)液位偏低則會(huì)造成爆鳴等安全事故。電解清洗槽無(wú)介質(zhì)儀表檢測(cè)電解液液位。日常檢修或?qū)﹄娊怆娫催M(jìn)行電解能力測(cè)試時(shí)，需人工觀察以確認(rèn)槽內(nèi)電解液液位。針對(duì)實(shí)際情況，對(duì)電解槽進(jìn)行了設(shè)備改造，增加了差壓液位計(jì)，并在程序中增加聯(lián)鎖，在合適的液位時(shí)機(jī)組才能正常運(yùn)行。當(dāng)電解槽發(fā)生漏液時(shí)會(huì)報(bào)警停車(chē)。

由于電解清洗槽內(nèi)電極板與帶鋼接觸較近，在清洗段張力不投入的情況下，帶鋼可能與電極板接觸，若此時(shí)投入電解電源，會(huì)造成極大的隱患。由于保持帶鋼靜止不動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)間電解會(huì)造成帶鋼發(fā)熱而燒焦，對(duì)于立式電解的類(lèi)型，帶鋼一旦突然失張或者張力變小，通過(guò)用電解上絕緣檔板將電極與帶鋼隔開(kāi)是很難做到的。在帶鋼焊接或事故停機(jī)時(shí)自動(dòng)切斷電解電源是非常必要的。針對(duì)立式電解槽的這種弊端，程序中增加聯(lián)鎖，在撤張的情況下，自動(dòng)切斷電解電源，以保證在生產(chǎn)線未建張的情況下，不發(fā)生灼傷帶鋼的事故。

電解清洗時(shí)會(huì)產(chǎn)生的大量的O2和H2。如果長(zhǎng)時(shí)間滯留在電解液中時(shí)，任意的火花都可能導(dǎo)致爆炸的發(fā)生。因此，為了安全考慮，設(shè)計(jì)過(guò)程中就要考慮增加攪動(dòng)設(shè)備和循環(huán)系統(tǒng)，并且保證槽上的通風(fēng)，例如增加抽風(fēng)口。其次，還要防止電火花的產(chǎn)生，注意銅排與電極連接處的導(dǎo)電特性和緊固性，以防止發(fā)生重大爆炸事故。在機(jī)組起車(chē)時(shí)必須保證廢氣排放系統(tǒng)的投入。

電解清洗一般為恒電流輸出，機(jī)組設(shè)計(jì)為電解能力只與速度有關(guān)，這樣便存在不同規(guī)格的帶鋼在同速度時(shí)的清洗效果便會(huì)有很大差別的缺陷。針對(duì)此項(xiàng)缺陷，對(duì)控制程序進(jìn)行了修改。將電流的變化設(shè)計(jì)成與速度和帶鋼寬度均有關(guān)系。這樣避免了寬帶鋼在清洗過(guò)程中清洗不徹底的缺陷，滿足了工藝要求。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)機(jī)組設(shè)備改造以及程序的完善，延長(zhǎng)了設(shè)備檢修周期和設(shè)備使用壽命，保障了設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行，滿足了工藝的要求。

[1]王業(yè)科,黃幼知.熱鍍鋅帶鋼清洗工藝探討[J].軋鋼,2000,17(2):14-19.

[2]蔣英箴.熱鍍鋅帶鋼清洗工藝在攀鋼的應(yīng)用[J].軋鋼,2008,25(4):55-57.

[3]周玉.冷軋帶鋼電解清洗設(shè)備的原理分析及常見(jiàn)問(wèn)題處理[J].工程技術(shù):文摘版,2016(9):00216-00216.

[4]吳建生.高電流密度電解清洗帶鋼技術(shù)的分析研究[J].軋鋼,2001,18(2):39-42.

[5]戴學(xué)誠(chéng).冷軋帶鋼的現(xiàn)代電解清洗工藝[J].上海金屬,2007,29(2):4.