周保欣，周紀(jì)名，胡建軍，王振文

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司鍍錫板事業(yè)部， 河北 唐山 063000)

1 鍍錫工序成本分解

近幾年金屬包裝行業(yè)迅猛發(fā)展，馬口鐵市場(chǎng)需求旺盛，鍍錫板產(chǎn)能迅速增加導(dǎo)致產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，只有降低成本才能在如此嚴(yán)酷的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中生存下去。以2017年為例，某鍍錫機(jī)組工序成本分解(圖1)，其中錫耗、制造費(fèi)占了鍍錫總成本的70%，而31%制造費(fèi)在作業(yè)區(qū)層面上的降本空間相對(duì)較小，但是降錫耗帶來效益就比較可觀。

圖1 鍍錫工序成本分解

2 錫耗的評(píng)價(jià)方法

錫耗量與錫層厚度、帶鋼厚度和工藝管控水平都直接相關(guān)，所以在錫耗成本有波動(dòng)時(shí)，是由于訂單結(jié)構(gòu)變化造成的，還是管理控制水平的變化造成的，需要一個(gè)比較客觀的錫耗評(píng)價(jià)方法來界定。業(yè)界比較常見的是用錫耗超標(biāo)率和鍍層超差來評(píng)價(jià)，基本可以剔除訂單結(jié)構(gòu)的影響。錫耗超標(biāo)率的意義實(shí)際是錫的有效利用率，而鍍層超差率的意義是評(píng)價(jià)實(shí)際鍍層與理論鍍層之間的關(guān)系。

錫耗超標(biāo)率=(實(shí)際總錫耗-理論鍍層錫耗)/理論鍍層錫耗

(1)

鍍層超差=(實(shí)際鍍層錫耗-理論鍍層錫耗)/理論鍍層錫耗

(2)

式(1)、(2)中：實(shí)際總錫耗為當(dāng)月錫的總投料量；理論鍍層錫耗為目標(biāo)鍍錫量乘以帶鋼的理論面積；實(shí)際鍍層錫耗為實(shí)際上、下表面平均鍍錫量乘以帶鋼的理論面積。

3 錫的異常消耗點(diǎn)

降低錫耗的前提是需要明確錫的消耗路徑，如圖2所示。從錫錠入廠開始，梳理了錫的所有工藝路徑，從圖中可以發(fā)現(xiàn)造成錫耗損主要存在4個(gè)方面：在鑄造過程中的燒耗、鍍層厚度偏中上限控制、電鍍段錫泥損失和電鍍段后漂洗水外排造成的損耗。

3.1 陽極間的錫耗

陽極鑄造間的功能是將采購(gòu)的錫錠和回收的舊陽極融化，然后鑄造成新陽極。其工藝原理是將錫錠和舊陽極加入融錫爐中，加熱至360～380 ℃，待錫全部融化后，將液態(tài)錫導(dǎo)入鑄造爐中，最后注入可轉(zhuǎn)式陽極模具，鑄造成新陽極供產(chǎn)線使用。舊陽極在消耗50%～70%情況下下線(圖3)。

錫平衡計(jì)算：

X+Y1=Z1+Q1

(3)

Z2=Y2+Q2

(4)

式(3)、(4)中,Z1為出陽極間稱重量，Z2為生產(chǎn)線接收稱重量，Z1=Z2；Y1為鑄造時(shí)添加的舊陽極重量；Y2為返回陽極鑄造間舊陽極的重量；Q1為鑄造陽極過程中錫的損耗，簡(jiǎn)稱燒損；Q2為生產(chǎn)線帶鋼表面鍍錫量。

在陽極間的錫耗主要關(guān)注式(3)，主要是燒損的損失，錫最后以錫渣、錫灰、掛在爐壁、管壁內(nèi)和高溫氣化的形式被損耗。目前只有錫渣和錫灰可回收外賣。

控制燒損的損失,主要是控制錫渣、錫灰，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的摸索總結(jié)，有以下規(guī)定。

(1)由于舊陽極產(chǎn)生的錫渣多，加錫錠產(chǎn)生的錫渣少。融錫爐生產(chǎn)時(shí)，舊陽極和錫錠按照1∶1的比例入爐，爐溫穩(wěn)定時(shí)間大于1 h，才允許向鑄造爐導(dǎo)液；

(2)下班前要添加一次舊陽極，保證錫有足夠的溶

圖2 錫的消耗路徑

圖3 陽極鑄造間工藝流程

解時(shí)間，以減少下一個(gè)班錫渣的產(chǎn)生量。

(3)鑄造爐導(dǎo)液完成后，要至少靜置10 min以上，以減少錫渣的產(chǎn)生。

3.2 電鍍段鍍層錫耗

為了得到表面良好和厚度精確的鍍錫層，主要是通過調(diào)節(jié)電鍍效率、電流密度以及帶鋼速度、使用鍍槽數(shù)量、陽極根數(shù)和陽極位置等手段來實(shí)現(xiàn)[3]，在線錫層測(cè)厚儀可實(shí)時(shí)檢測(cè)鍍后錫層的厚度，以達(dá)到控制的及時(shí)性。錫層的檢驗(yàn)合格與否是由軋鋼分析中心通過離線檢測(cè)樣板的錫層厚度來判定的。而軋鋼分析中心檢測(cè)設(shè)備是X射線熒光光譜儀，在線錫層測(cè)厚儀是X射線測(cè)厚儀，由于兩臺(tái)設(shè)備的檢測(cè)精度不同，造成同一塊樣板，檢測(cè)的結(jié)果差異較大。為了保險(xiǎn)起見，作業(yè)區(qū)在正常錫層控制過程中，大多采用中值控制，以避免因?yàn)闄z測(cè)結(jié)果的不一致，造成批量質(zhì)量事故。這樣做的結(jié)果是鍍層普遍偏厚，錫耗量較大。

3.2.1 錫層對(duì)標(biāo)

(1) 班組接班后，工藝主操首先要核對(duì)上一個(gè)班軋鋼分析中心已出錫層結(jié)果的檢測(cè)數(shù)據(jù)，并與產(chǎn)線當(dāng)時(shí)控制的目標(biāo)值進(jìn)行對(duì)比，核對(duì)出軋鋼分析中心數(shù)據(jù)和在線錫層測(cè)厚數(shù)據(jù)的大概誤差量，作為當(dāng)班生產(chǎn)控制的一個(gè)參考量。

(2) 鍍錫機(jī)旁實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)X射線熒光光譜儀[4]，每周與軋鋼分析中心X射線熒光光譜儀進(jìn)行對(duì)標(biāo)，目前鍍層精度誤差可以控制在0.05 g/m2以內(nèi)。

(3)接班生產(chǎn)第一卷樣板要通過機(jī)旁實(shí)驗(yàn)室X射線熒光光譜儀進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)合上一個(gè)班組數(shù)據(jù)的參考量，對(duì)在線錫層測(cè)厚儀數(shù)據(jù)進(jìn)行微調(diào)修正。連續(xù)三卷穩(wěn)定后之后按照鍍層規(guī)格抽檢。

3.2.2 制定內(nèi)控指標(biāo)

錫層檢測(cè)精度的提高，為產(chǎn)線控制精度的提高打下了基礎(chǔ)，也為縮窄工藝控制窗口[5]提供了可能。

表1 鍍錫板鍍層內(nèi)控目標(biāo)

3.2.3 合理評(píng)價(jià)錫耗

(1)錫層命中率。軋鋼分析中心錫層檢測(cè)平均值在內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)均為錫層命中，按當(dāng)月錫層命中率(重量百分比)對(duì)班組進(jìn)行排名。

(2)錫層超差率。所有低于內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)卷均不納入計(jì)算范圍(避免批量不合格事故)；對(duì)其余所有卷進(jìn)行錫層超差進(jìn)行計(jì)算，按當(dāng)月錫層超差(重量百分比)對(duì)班組進(jìn)行排名。

(3)初驗(yàn)錫層不合(低于訂單下限)，若每班超過兩大卷，每卷落實(shí)單項(xiàng)考核。

3.3 電鍍段錫泥錫耗

電鍍液中Sn2+易被氧化成Sn4+，Sn4+水解后生成偏錫酸，轉(zhuǎn)換過程為：Sn2+→Sn4+→5SnO2·H2O(α-錫酸)→(SnO2·H2O)5(β錫酸)。α-錫酸是熱力學(xué)亞穩(wěn)定相，有向β錫酸轉(zhuǎn)變的強(qiáng)烈趨勢(shì)，且β錫酸具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，不溶于硫酸，呈膠體狀分散在鍍液中使其渾濁，與Sn4+復(fù)合反應(yīng)形成黃色沉淀稱為錫泥[6]。錫泥不會(huì)自己產(chǎn)生沉淀，需要使用壓濾裝置將錫泥從電鍍液中分離回收。

3.4 漂洗段的錫耗

帶鋼經(jīng)過渡槽后，進(jìn)入3#漂洗槽中，表面大量電鍍液會(huì)隨之被帶入漂洗槽，為了保證漂洗槽的清洗效果，通常采用溢流的方式將1級(jí)槽的污水輸送至中間箱中。通常采用兩種手段來處理中間箱污水，其一，是利用原設(shè)計(jì)的蒸發(fā)器，將污水用泵輸送至蒸發(fā)器系統(tǒng)中，將污水進(jìn)行濃縮，冷凝水回收再次作為漂洗水利用，濃縮液回收至電鍍液重復(fù)使用；其二，是通過溢流往外排方式直接排廢。長(zhǎng)期以來，由于蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)動(dòng)平衡故障，以及風(fēng)機(jī)變頻器設(shè)計(jì)缺陷原因，造成蒸發(fā)器頻繁報(bào)錯(cuò)，蒸發(fā)能力非常低，中間箱的漂洗水相當(dāng)一部分被外排浪費(fèi)。

蒸發(fā)器主體工作原理為：蒸發(fā)器蒸發(fā)出的水蒸氣通過主風(fēng)機(jī)增壓后，水蒸氣沸點(diǎn)溫度上升，沸點(diǎn)高的水蒸氣傳熱給漂洗水原液，將原液進(jìn)行蒸發(fā)，原液濃度提高，而水蒸氣最終被回收變成冷凝水，進(jìn)行重復(fù)使用。高濃度的濃縮液被輸送到電鍍槽進(jìn)行重復(fù)使用。電鍍蒸發(fā)器引入真空控制系統(tǒng)，其主風(fēng)機(jī)入口沸點(diǎn)溫度在45 ℃、出口沸點(diǎn)溫度在52 ℃。

通過技術(shù)攻關(guān)，解決了蒸發(fā)器頻繁跳電的問題，解決了蒸發(fā)器真空度不足的問題。目前蒸發(fā)器的蒸發(fā)能力穩(wěn)定，能達(dá)到設(shè)計(jì)能力4000 L/h，基本實(shí)現(xiàn)了漂洗水的100%的回收。

4 降錫耗的效果

本文通過對(duì)某公司鍍錫機(jī)組錫的消耗路徑的分析，逐步查找錫的異常消耗點(diǎn)。針對(duì)陽極間燒損、電鍍工藝段異常錫耗和漂洗段電鍍液的損失3個(gè)方面，從技術(shù)和管理的角度采取措施，有效的降低了錫耗，兌現(xiàn)了公司的降本增效指標(biāo)。2018年上半年平均錫耗超標(biāo)率達(dá)到了5.30%，比2017年平均數(shù)據(jù)9.43%下降了4.13%；2018年上半年平均鍍層超差達(dá)到了0.34%，比2017年平均2.10%下降了1.76%。