蘭宇 馮偉 于冠男 侯健

邯鄲鋼鐵集團(tuán)（邯鄲 056000）

冷軋帶鋼脫脂技術(shù)

蘭宇 馮偉 于冠男 侯健

邯鄲鋼鐵集團(tuán)（邯鄲 056000）

從機(jī)械工程學(xué)的角度入手闡述了冷軋帶鋼脫脂技術(shù)的基本原理和工藝流程，簡(jiǎn)單介紹了脫脂工藝所需要的基本設(shè)備和各設(shè)備的結(jié)構(gòu)功能，描述了帶鋼表面在電解時(shí)產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)以及表面清潔的過(guò)程，同時(shí)提供了脫脂工藝相關(guān)的一些技術(shù)數(shù)據(jù)。

脫脂 電解 冷軋帶鋼

1 原理

脫脂工藝簡(jiǎn)單的說(shuō)是采用化學(xué)和物理的方法相結(jié)合，將冷軋后的帶鋼清洗干凈，同時(shí)通過(guò)電解可在帶鋼表面形成一層薄薄的二氧化硅膜，可防止鋼卷進(jìn)入罩式退火爐后產(chǎn)生粘結(jié)，這一點(diǎn)對(duì)薄規(guī)格帶鋼特別重要。電解槽內(nèi)布置有2對(duì)電極板，1對(duì)為正極，1對(duì)為負(fù)極。帶鋼從1對(duì)電極間通過(guò)。當(dāng)帶鋼作為陰極時(shí)，其表面上進(jìn)行的是還原過(guò)程并析出氫氣：4H2O+4e→2H2↑+4OH-,當(dāng)帶鋼作為陽(yáng)極時(shí)，其表面上進(jìn)行的是氧化過(guò)程并析出氧氣：（4OH-）-4e→O2↑+2H2O，電極表面上大量氣體析出，對(duì)油膜會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的乳化作用,如圖1所示。

圖1 電解清洗原理示意圖

2 工藝流程

待清洗的鋼卷被存放到入口鋼卷鞍座上，通常脫脂線在鞍座后面都設(shè)有地輥站用于去除鋼卷捆帶，鋼卷通過(guò)入口鋼卷小車運(yùn)送到地輥站上，以此來(lái)調(diào)整去除捆帶位置，去除捆帶后，再由鋼卷小車將鋼卷送到開(kāi)卷機(jī)芯軸上。在鋼卷小車的兩側(cè)還設(shè)有鋼卷寬度和高度對(duì)中裝置，作用是將不同厚度和寬度的鋼卷自動(dòng)進(jìn)行高度、寬度對(duì)中，準(zhǔn)確的送到開(kāi)卷機(jī)上。開(kāi)卷機(jī)主要由卷筒、齒輪箱和底座三部分組成，作用就是用于接收入口鋼卷運(yùn)輸車上的鋼卷，支撐鋼卷并使鋼卷展開(kāi)，同時(shí)將帶頭送到入口轉(zhuǎn)向夾送輥上連續(xù)不斷地向機(jī)組供給帶鋼，此外通過(guò)交流變頻電機(jī)提供后張力，使入口段保持一定張力。在開(kāi)卷機(jī)前面還要有一個(gè)套筒推出裝置，以便在生產(chǎn)帶套筒的鋼卷時(shí)，將剩下的套筒推離生產(chǎn)線，保證生產(chǎn)連續(xù)進(jìn)行。鋼卷在開(kāi)卷后，通過(guò)入口導(dǎo)板臺(tái)和入口轉(zhuǎn)向夾送輥將帶鋼送到入口分切剪，用于切除帶鋼頭部和尾部不合格（超差）部分，還需要配有廢料小車和導(dǎo)料裝置，用來(lái)將切除帶鋼頭部和尾部不合格（超差）部分導(dǎo)入廢料小車。焊機(jī)位于入口分切剪出口，將前一卷帶鋼尾部和后一卷帶鋼頭部焊接在一起，保證機(jī)組連續(xù)生產(chǎn)。在焊機(jī)后面應(yīng)安裝月牙剪，在焊接前后板帶寬度不一致時(shí)在焊縫處切出月牙形，避免帶鋼劃傷輥?zhàn)?，同時(shí)也避免帶鋼掛到輥?zhàn)雍髱т摂鄮?，如果焊接前后板帶寬度一致則不用切月牙。在夾送輥的后面就是1號(hào)張力輥，1號(hào)張力裝置可為開(kāi)卷機(jī)提供前張力。經(jīng)過(guò)1號(hào)張力輥后，板帶進(jìn)入脫脂工藝段，工藝段的所有設(shè)備都由一個(gè)平臺(tái)支撐，板帶運(yùn)行到平臺(tái)，由轉(zhuǎn)向輥轉(zhuǎn)向之后進(jìn)入工藝段的第一個(gè)槽體──堿清洗槽。堿清洗槽主要用于帶鋼的預(yù)清洗，利用熱堿液濕潤(rùn)帶鋼表面并去除帶鋼表面油污。堿洗槽為立式槽，帶2個(gè)轉(zhuǎn)向輥和1個(gè)沉沒(méi)輥，帶鋼從第一個(gè)轉(zhuǎn)向輥向下運(yùn)行到立式槽內(nèi)，再通過(guò)立式槽最下面的轉(zhuǎn)向輥轉(zhuǎn)向，向上到第二個(gè)轉(zhuǎn)向輥將帶鋼送出槽體。整個(gè)立式槽內(nèi)浸滿了堿液，堿液溫度為65 ℃～70 ℃，堿液濃度為1%～2%，堿液壓力為0.4 Mpa。帶鋼從堿清洗槽出來(lái)就進(jìn)入到堿刷洗槽，堿刷洗槽使用刷輥和噴射梁噴射堿液清除帶鋼表面油污、鐵粉等雜質(zhì)。堿刷洗槽出口設(shè)1對(duì)擠干輥。同樣，堿刷洗槽內(nèi)的堿液溫度和濃度和堿洗槽的一樣，堿刷洗槽內(nèi)上下個(gè)分布了4個(gè)噴射梁每個(gè)噴射梁上有13個(gè)扁平式不銹鋼噴嘴，靠這些噴射梁和噴嘴來(lái)提供0.5 MPa的堿液壓力來(lái)沖洗帶鋼的上下表面，在沖洗的同時(shí)，上下各兩根刷輥以768 r/min的速度逆向刷洗帶鋼的上下表面。堿清洗槽和堿刷洗槽之所以能夠?qū)崿F(xiàn)正常清洗工作，是靠各自的循環(huán)系統(tǒng)提供依托，循環(huán)系統(tǒng)由堿液循環(huán)罐、泵、閥、過(guò)濾器、配管、相應(yīng)的檢測(cè)儀表及控制系統(tǒng)等組成。堿液循環(huán)罐中加水將濃堿液配制成濃度為1～2%的堿洗液，經(jīng)蒸汽換熱器間接加熱到65 ℃～70 ℃后用循環(huán)泵打入堿洗槽浸泡和堿刷洗槽刷洗帶鋼，使用后的堿液回收循環(huán)罐中，循環(huán)使用。刷洗后的帶鋼進(jìn)入電解清洗槽，此槽為立式槽，不銹鋼材料制作，內(nèi)壁襯橡膠板。槽內(nèi)設(shè)有2根轉(zhuǎn)向輥兼做接地輥，1根沉沒(méi)輥，出口側(cè)設(shè)有1對(duì)擠干輥。槽內(nèi)設(shè)2對(duì)電極。電解槽的結(jié)構(gòu)尺寸和堿清洗槽一模一樣，只是立式槽內(nèi)部多了兩對(duì)電極板，板帶從極板之間穿過(guò)，極板通過(guò)正負(fù)極的不斷變化能夠進(jìn)一步清洗帶鋼表面的油污和鐵粉。

圖2 電解清洗槽示意圖

電解槽內(nèi)的堿液溫度為75 ℃～80 ℃、堿液濃度為2%～5%、堿液壓力為0.4 MPa、電解時(shí)間為0.5 S、電流密度為15 A/m2。水刷洗槽位于電解清洗槽出口水噴洗槽入口，它與堿刷洗槽的結(jié)構(gòu)尺寸相同，只是介質(zhì)由堿液變成了熱水，通過(guò)刷輥的刷毛刷洗和熱水沖洗，進(jìn)一步去除帶鋼表面上留下的浮油和堿液。熱水溫度為65 ℃～70 ℃、壓力為0.5 MPa。板帶經(jīng)過(guò)水刷洗槽后，帶鋼表面的浮油和殘留堿液已經(jīng)基本洗掉，但還不夠干凈，需要進(jìn)一步的漂洗，位于水刷洗槽出口的水漂洗槽的作用就是使用熱水噴洗刷洗后的帶鋼表面，水漂洗槽為臥式槽，分2級(jí)漂洗。槽內(nèi)設(shè)有熱水噴管、擠干輥等，2級(jí)漂洗之間設(shè)1對(duì)擠干輥，出口設(shè)2對(duì)擠干輥。水漂洗槽的介質(zhì)為脫鹽水或冷凝水，溫度為70 ℃～75 ℃、壓力為0.5 MPa，需要提到的是第二級(jí)漂洗水要求的是相當(dāng)干凈的，電導(dǎo)率要小于20 μm，否則對(duì)板帶表面質(zhì)量影響很大。同樣，電解槽、水刷洗槽和水漂洗槽也都有各自的循環(huán)系統(tǒng)。板帶經(jīng)過(guò)了水刷洗槽及水漂洗槽后，前端工序在表面殘留的堿液及臟東西就已經(jīng)洗凈，進(jìn)入烘干區(qū)。烘干區(qū)域分為兩部分組成：吹邊裝置和熱風(fēng)干燥系統(tǒng)。吹邊裝置主要功能就是將板帶通過(guò)擠干輥后殘留的水吹干。吹干后進(jìn)入熱風(fēng)干燥系統(tǒng)，熱風(fēng)干燥系統(tǒng)是將帶鋼表面清洗段出口處殘留在帶鋼表面的水分吹干，系統(tǒng)主要設(shè)備由組合式熱風(fēng)干燥器、空氣熱交換器、送風(fēng)機(jī)組成。它的流程如下：車間內(nèi)空氣→送風(fēng)機(jī)→空氣熱交換器→組合式熱風(fēng)干燥器。從熱風(fēng)干燥系統(tǒng)出來(lái)，板帶的表面處理工作就完成了。接下來(lái)進(jìn)入糾偏輥，糾偏輥用于檢測(cè)并糾正清洗段帶鋼的跑偏現(xiàn)象。糾偏輥同時(shí)也起到轉(zhuǎn)向的作用，將板帶從平臺(tái)上轉(zhuǎn)到平臺(tái)下的2號(hào)張力輥。從2號(hào)張力輥起依次是出口分切剪、出口廢料輸出、出口轉(zhuǎn)向夾送輥和出口穿帶臺(tái)，這些設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式和作用同入口。板帶通過(guò)出口轉(zhuǎn)向夾送輥和出口穿帶臺(tái)，進(jìn)入到卷取機(jī)。卷取機(jī)位于出口鋼卷車尾端正上方,用于將帶鋼纏繞成鋼卷，并與2號(hào)張力輥一起控制出口段的張力。卷取機(jī)有一個(gè)重要的組成部分，就是皮帶助卷器，位于卷取機(jī)上方，用于將穿帶導(dǎo)板臺(tái)運(yùn)送的帶鋼頭部纏繞在卷筒上。卷取機(jī)和開(kāi)卷機(jī)一樣都有一個(gè)外支撐來(lái)支撐芯軸。卷好的鋼卷由出口鋼卷小車運(yùn)到稱重裝置上。稱重裝置位于出口鋼卷鞍座前，稱量鋼卷的重量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸給過(guò)程計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和報(bào)表打印。再由鋼卷小車將鋼卷運(yùn)到出口鞍座上進(jìn)行打捆，最后將鋼卷運(yùn)到翻卷機(jī)上，用于將軋后脫脂和未脫脂的鋼卷由臥卷翻成立卷，便于裝載到罩式爐中退火。帶鋼在堿液噴淋，刷洗的過(guò)程中，將產(chǎn)生大量的堿霧廢氣。為了排除這部分有害氣體，設(shè)置一套堿霧凈化排放系統(tǒng)

[1]嚴(yán)志芳,程保權(quán).初中化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí).北京:北京教育出版社,2008（5）.

[2]王海林,張振林.冷軋帶鋼電解清洗設(shè)備的設(shè)計(jì)與實(shí)踐.軋鋼,2009.26（2）:51～53.

[3]王業(yè)科.冷軋帶鋼電解堿洗工藝及設(shè)備.軋鋼,2001,18（3）:30～32.

[4]李九嶺,汪曉林,鄭洪道.冷軋帶鋼脫脂機(jī)理.軋鋼,2006,23（5）:39～42.

齊婷婷）