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        鈍化液在鞍鋼天鐵酸洗機(jī)組的應(yīng)用

        2012-10-23 09:11:46陳春鵬
        天津冶金 2012年6期
        關(guān)鍵詞:銹斑酸液表面質(zhì)量

        陳春鵬

        (天津鞍鋼天鐵冷軋薄板有限公司技術(shù)質(zhì)量部,天津300301)

        1 引言

        鞍鋼天鐵酸軋機(jī)組屬于連續(xù)性生產(chǎn)機(jī)組,年產(chǎn)能達(dá)150萬(wàn)t。保證機(jī)組連續(xù)性生產(chǎn)是保證帶鋼表面質(zhì)量的前提。機(jī)組停機(jī)會(huì)導(dǎo)致帶鋼表面缺陷增多,機(jī)組運(yùn)行前期會(huì)使帶鋼表面產(chǎn)生很多物理性損傷。機(jī)組停車(chē)時(shí),帶鋼在酸洗機(jī)組酸洗段、漂洗段停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或帶鋼低速通過(guò)酸洗機(jī)組酸洗段、漂洗段時(shí),會(huì)在帶鋼表面產(chǎn)生不同程度的銹斑痕跡。由于缺陷在連續(xù)生產(chǎn)的帶鋼中部,不能切除,導(dǎo)致后續(xù)鍍鋅加工時(shí)因銹斑點(diǎn)附著力下降造成脫鋅現(xiàn)象,嚴(yán)重影響了產(chǎn)品等級(jí)及質(zhì)量。因此,為了提高帶鋼表面質(zhì)量,降低銹斑缺陷,在酸洗機(jī)組生產(chǎn)工藝中應(yīng)用了鈍化液,保障了產(chǎn)品質(zhì)量,為企業(yè)創(chuàng)造了利潤(rùn)。

        2 鈍化液

        鈍化液是一種化學(xué)物質(zhì)。當(dāng)將很小劑量的鈍化液添加到酸洗液中時(shí),可有效減少或阻止酸液對(duì)金屬的侵蝕。鈍化液用于金屬表面在儲(chǔ)存、運(yùn)輸過(guò)程中的保護(hù)。鈍化液在發(fā)揮金屬表面保護(hù)作用的同時(shí),還應(yīng)該具備劑量小、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。

        2.1 鈍化液主要物理指標(biāo)

        鈍化液性質(zhì)為淡黃色液體,密度為(@25°C),約1.1 g/cm3,pH 值在 5~6(100 g/L 水)之間,溶性是非常易溶解,耐溫90℃。

        2.2 鈍化液的作用

        (1)減少酸液對(duì)金屬的直接腐蝕,避免金屬表面出現(xiàn)腐損疤和氫氣泡疤。

        (2)有效抑制酸霧產(chǎn)生,減少酸洗過(guò)程中氫氣溢出導(dǎo)致的酸液噴濺。減少酸液消耗量,改善酸液反應(yīng)。

        (3)將金屬因被氫化而變脆的機(jī)會(huì)降低到最小。

        (4)最大限度減少表面污點(diǎn),將表面光潔度提高30%。

        2.3 鈍化液作用機(jī)理

        鈍化液是通過(guò)電化學(xué)反應(yīng),形成“保護(hù)膜”起作用的。在酸洗過(guò)程中,金屬表面會(huì)形成陰極和陽(yáng)極區(qū)域。鈍化液以離子的形式存在。這些離子被金屬表面帶相反電荷的區(qū)域吸附并聚集在帶鋼表面,形成保護(hù)膜,抑制帶鋼中鐵離子與酸液的反應(yīng),并阻擋電子和鐵離子脫離帶鋼表面,抑制了鐵離子溶解。在帶鋼表面就形成并保持了高濃度的氫離子,其迅速而有效地與帶鋼表面氧化層反應(yīng),加快了酸洗速度。

        2.4 鈍化液的喂入工藝

        鈍化液喂入位置:第3個(gè)循環(huán)槽和漂洗槽;

        鈍化劑喂入濃度:0.5~1 g/L;

        漂洗水溫度:40~50 °C;

        壓力:0.4 MPa。

        3 鈍化液的應(yīng)用

        酸洗段由3個(gè)酸洗槽和5個(gè)漂洗槽組成。目的是通過(guò)酸洗段內(nèi)的鹽酸酸液將帶鋼表面的氧化鐵皮去除,然后通過(guò)漂洗水清洗帶鋼表面的殘留鹽酸。

        3.1 帶鋼經(jīng)過(guò)酸洗段易產(chǎn)生的缺陷

        經(jīng)過(guò)酸洗、漂洗、烘干的帶鋼表面應(yīng)該是銀白色的,但是由于酸洗速度較低或是機(jī)組由于設(shè)備、電氣等原因?qū)е聶C(jī)組停機(jī),致使帶鋼長(zhǎng)時(shí)間停留在漂洗段內(nèi),帶鋼表面就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的銹斑和輕微的銹蝕,嚴(yán)重影響了帶鋼表面質(zhì)量,對(duì)后期的銷(xiāo)售帶來(lái)了極大的影響。

        3.2 鈍化液的喂入過(guò)程及產(chǎn)生的問(wèn)題

        為提高酸洗后帶鋼表面清潔度,減少由于人為或設(shè)備故障造成機(jī)組停機(jī)或降速運(yùn)行時(shí)帶鋼表面產(chǎn)生的銹斑缺陷[1],在漂洗段添加鈍化液是有效的解決方法。鈍化液的添加可以提高帶鋼表面光潔度;提高生產(chǎn)效率,加快金屬基體表面氧化層的溶解;提高經(jīng)濟(jì)效益,改善勞動(dòng)環(huán)境,減少硅泥30%以上,避免管路堵塞。

        3.2.1 鈍化液的喂入過(guò)程

        酸軋機(jī)組每次起車(chē)前在酸洗段3號(hào)槽和漂洗槽喂入鈍化液,保證由于機(jī)組減速運(yùn)行或停機(jī)時(shí)帶鋼在酸洗段和漂洗段長(zhǎng)時(shí)間停留后的表面質(zhì)量。在鈍化液的喂入過(guò)程,酸洗工藝數(shù)據(jù)要做相應(yīng)的調(diào)整進(jìn)行配合,使鈍化液充分發(fā)揮其作用,減緩帶鋼的腐蝕速度。喂入鈍化液后要使其與酸液、漂洗水在一定的溫度下進(jìn)行充分混合,達(dá)到最佳的配比狀態(tài);調(diào)整酸洗槽出入口的壓力及側(cè)噴泵的流量來(lái)控制鈍化液量[2]。3.2.2 鈍化液喂入后產(chǎn)生的問(wèn)題及改進(jìn)措施

        鈍化液喂入后從根本上解決了由于機(jī)組停機(jī)產(chǎn)生的銹斑的問(wèn)題。但是起初的效果并不理想,而且還產(chǎn)生了新的問(wèn)題,在機(jī)組停機(jī)后重新啟動(dòng)時(shí)停機(jī)銹斑有改善,但是沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的效果,仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)帶鋼表面有明顯泡沫狀斑點(diǎn)。經(jīng)過(guò)軋機(jī)的放大作用,此斑點(diǎn)被明顯放大,嚴(yán)重影響表面質(zhì)量。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),鈍化液喂入后,必須對(duì)酸洗工藝進(jìn)行精確調(diào)整以適應(yīng)鈍化液,使鈍化液在酸洗漂洗槽內(nèi)達(dá)到一個(gè)理想的比值,發(fā)揮其應(yīng)有的作用。具體改進(jìn)措施如下:

        (1)酸液溫度的最高值就是酸洗模型設(shè)定的計(jì)算值。一般設(shè)置為86℃,最低值設(shè)置為80℃。

        (2)紊流酸洗槽入口側(cè)的最高壓力控制在0.4 MPa,最低的壓力控制在0.05 MPa。

        (3)紊流出口側(cè)的最高壓力控制在0.4 MPa,最低的壓力控制在0.15 MPa。

        (4)側(cè)噴泵的最大流量一般為90 m3/h,最小流量為30 m3/h。

        經(jīng)過(guò)以上改進(jìn),帶鋼表面的停機(jī)銹斑得到了改善,泡沫狀斑點(diǎn)消除,帶鋼表面的質(zhì)量達(dá)到了理想的狀況。

        4 鈍化液喂入后帶鋼表面質(zhì)量效果

        4.1 停機(jī)銹斑實(shí)驗(yàn)對(duì)比

        酸洗機(jī)組停機(jī)數(shù)小時(shí)后觀察鈍化液喂入前停機(jī)銹斑:在機(jī)組停機(jī)數(shù)小時(shí)后,進(jìn)行后退帶鋼20 m的操作后機(jī)組啟動(dòng),在漂洗段停機(jī)銹斑還是明顯;酸洗段停機(jī)銹斑中部留有較輕的痕跡。

        酸洗機(jī)組停機(jī)數(shù)小時(shí)后觀察鈍化液喂入后停機(jī)銹斑:在機(jī)組停機(jī)數(shù)小時(shí)后,沒(méi)有進(jìn)行后退帶鋼操作,直接啟動(dòng)機(jī)組,在漂洗段停機(jī)銹斑依舊明顯,且表面紅色銹跡面積較大;酸洗段停機(jī)銹斑消失,帶鋼中部沒(méi)有銹蝕斑跡。鈍化液喂入后酸洗液化驗(yàn)參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1和表2。

        表1 實(shí)驗(yàn)前數(shù)據(jù)(2012-04-23)

        表2 實(shí)驗(yàn)后數(shù)據(jù)(2012-04-24)

        通過(guò)喂入酸洗鈍化液,溶液中的游離子含量與亞鐵含量明顯降低,帶鋼的腐蝕速度得到了有效控制。

        4.2 鈍化液喂入后效果

        (1)喂入酸洗鈍化液前帶鋼表面呈暗紅色發(fā)黑,帶鋼表面摸上去粗糙,污跡嚴(yán)重。喂入酸洗鈍化液后,帶鋼表面呈亮白色,手感光滑,沒(méi)有污跡。因此酸洗鈍化液使得帶鋼表面質(zhì)量得到提高,帶鋼顏色更為均勻,清潔度得到改善。

        (2)通過(guò)喂入酸洗鈍化液,有效抑制了由于機(jī)組停機(jī)或是緩速運(yùn)行時(shí)帶鋼長(zhǎng)時(shí)間在酸洗槽和漂洗槽所產(chǎn)生的嚴(yán)重銹斑和輕微銹蝕。沒(méi)有喂入酸洗鈍化液前,酸洗機(jī)組停機(jī)數(shù)小時(shí)后重新啟動(dòng)機(jī)組后,從漂洗槽出口觀察帶鋼表面,見(jiàn)圖1。

        通過(guò)喂入酸洗鈍化液后,酸洗機(jī)組停機(jī)數(shù)小時(shí)后重新啟動(dòng)機(jī)組后,從漂洗槽出口觀察帶鋼表面,如圖2所示。

        圖1 喂入鈍化液前帶鋼表面圖

        圖2 喂入鈍化液后帶鋼表面圖

        喂入鈍化液后沒(méi)有出現(xiàn)銹斑和銹蝕現(xiàn)象發(fā)生。由此可知,酸洗鈍化液有效抑制了停機(jī)銹斑和過(guò)酸洗現(xiàn)象。

        (3)鈍化液是由碳、氫、氮、氧各元素組成的有機(jī)化合物水溶化后的藥劑。加熱后水分蒸發(fā),再繼續(xù)加熱至250℃以上,被分解成氨、氮?dú)?、二氧化碳、水蒸氣等低分子化合物。因此,在與帶鋼反應(yīng)時(shí)(600~700℃),鈍化液被分解,擴(kuò)散,所以不會(huì)對(duì)設(shè)備造成不良影響。鈍化液不揮發(fā),無(wú)任何刺激氣味,通過(guò)酸洗后的水洗處理能被完全去除,因此鈍化液也不會(huì)對(duì)后道工序造成影響。

        (4)酸霧現(xiàn)象得到改善,鈍化液喂入前帶鋼經(jīng)過(guò)酸洗槽和漂洗槽時(shí),周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生大量酸霧,使庫(kù)區(qū)中成品鋼卷表面以及磨輥間停放的輥系表面產(chǎn)生銹蝕,影響了產(chǎn)品質(zhì)量及輥系的磨削質(zhì)量。通過(guò)在酸洗機(jī)組生產(chǎn)工藝中喂入鈍化液,有效抑制了酸霧的產(chǎn)生,消除了庫(kù)區(qū)中成品鋼卷表面以及輥系表面銹蝕現(xiàn)象。

        (5)通過(guò)喂入鈍化液,在軋機(jī)出口下線的帶鋼表面的平均反射率有了大幅度提高,平均粗糙度有了大幅度的下降。帶鋼表面顏色已經(jīng)由喂入鈍化液前的暗紅色變?yōu)榱涟咨?,手感由粗糙變?yōu)楣饣?/p>

        (6)鐵損得到有效抑制,鈍化液喂入前帶鋼在酸洗槽與漂洗槽長(zhǎng)時(shí)間停留時(shí),帶鋼表面鐵離子與酸液反應(yīng)生成大量銹斑,造成帶鋼表面鐵離子損耗嚴(yán)重。通過(guò)喂入鈍化液,有效抑制了帶鋼表面鐵離子與酸液的反應(yīng),降低了鐵離子損耗。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        天津鞍鋼天鐵冷軋薄板有限公司在酸洗機(jī)組生產(chǎn)工藝中應(yīng)用酸洗鈍化液后,有效抑制了因帶鋼長(zhǎng)時(shí)間停留在酸洗槽和漂洗槽所產(chǎn)生的嚴(yán)重銹斑和輕微銹蝕,提升了帶鋼表面光潔度,提高了帶鋼表面整體質(zhì)量。

        [1]許恒軍.材料科學(xué)[M].北京:北京工業(yè)大學(xué)出版社,2001.

        [2]陶映初.鋼鐵材料酸洗化學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,1993.

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