劉洋，邢一鳴，蔡政，徐莫臨

（沈陽浩博集團有限公司，遼寧 沈陽 110122）

硅鋼是一種硅鐵軟磁合金，含硅為1.0%～4.5%，含碳量極低，小于0.08%。由于硅鋼的生產(chǎn)工藝窗口窄、工藝復雜，被譽為鋼鐵產(chǎn)品中的工藝品。硅鋼具有導磁率高、電阻系數(shù)大等特點，在磁性材料領(lǐng)域中大量應用，是一種重要的節(jié)能金屬功能材料[1-3]。硅鋼在經(jīng)過冷軋?zhí)幚碇螅枰褂妹撝瑒┤コ摪灞砻嫔系奈廴疚?，如果不能將污染物去除干凈，會對硅鋼后續(xù)的生產(chǎn)造成極大的影響。這些污染物主要為油污、鐵粉和二氧化硅等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)往往會在爐底輥表面結(jié)瘤，會造成硅鋼表面劃傷，從而影響鋼板表面質(zhì)量。此外，鋼板表面殘留的雜質(zhì)在退火過程中會發(fā)生碳化，形成碳質(zhì)污斑，污染爐內(nèi)氣氛，引起增碳現(xiàn)象，降低脫碳效率，最終影響硅鋼產(chǎn)品的性能[4-5]。因此，使用脫脂劑將硅鋼板表面的污染物去除干凈至關(guān)重要。

脫脂劑按種類可以分為溶劑型和水基型，在1980 年以前，普遍采用溶劑型脫脂劑，溶劑型脫脂劑清洗效果好，但是主體成分為有機溶劑，屬于易揮發(fā)、易燃易爆危險品，不僅污染了環(huán)境，又對操作人員造成身體毒害作用[6]。各國于1987 年簽署了蒙特利爾議定書，禁止含氟溶劑和可揮發(fā)溶劑的使用[7]。1980 年之后，得利于表面活性劑的發(fā)展，水基型脫脂劑發(fā)展迅速，在金屬表面清洗的應用變得越來越廣泛。表面活性劑的引入，極大提高了水基型脫脂劑的脫脂率，通過吸附、乳化和分散等作用達到去除油污和雜質(zhì)的目的[8-9]。

硅鋼板表面殘留大量的二氧化硅雜質(zhì)，為了提高清洗的效率，脫脂劑中需要加入的堿液。氫氧化鈉可緩慢地與二氧化硅發(fā)生反應生成硅酸鈉，提高溫度和氫氧化鈉濃度有利于提高硅酸鈉的生成速率，一方面可以抑制硅酸鈉水解過程的發(fā)生，避免二氧化硅沉淀，另一方面使游離的二氧化硅膠溶過程容易發(fā)生，可以提高體系的溶解性[10]。堿液也是發(fā)生皂化反應的主要物質(zhì)，可以有效提高油污去除率，高濃度的堿液更有利于油污的去除，但是表面活性劑通常耐堿性不好，容易在強堿的工作液中析出，影響硅鋼板的清洗效果[11-12]。

脫脂清洗常用的方法有浸泡脫脂和噴淋脫脂。浸泡脫脂是將硅鋼板浸入脫脂劑中，在60～90 ℃下浸泡一段時間，鋼板上的油污和雜質(zhì)在表面活性劑的作用下發(fā)生剝離、乳化、皂化等現(xiàn)象。噴淋脫脂則是使用高壓水流沖擊鋼板表面，由于水流的沖擊作用，脫脂劑對鋼板進行脫脂的過程得到強化。與浸泡脫脂相比較，噴淋脫脂使用脫脂劑的量較少，脫脂清洗的效果較好，但是在噴淋過程中，噴射的水流對工作液的沖擊作用，會產(chǎn)能大量的泡沫[13]。使用消泡劑可以快速消除工作液液面的泡沫，但由于復配穩(wěn)定性差，產(chǎn)品配制時需要添加大量增溶劑，增加產(chǎn)品原料成本。工作液在使用過程中，消泡劑容易析出甚至堵塞噴頭[14]。因此，本研究研發(fā)了一種新型高效低泡耐堿脫脂劑，對其應用性能做了比較全面的分析。

1 實驗部分

1.1 主要原料

軋制油和硅鋼板（取自加工現(xiàn)場），硅鋼板制作成尺寸為120 mm×80 mm 的樣片，在硅鋼板頂部中央位置打孔；耐堿復合活性劑，實驗室自制；氫氧化鈉。

1.2 主要儀器設備

羅氏泡沫儀、表面張儀、pH 計、自制噴淋機、烘箱。

2 結(jié)果與討論

2.1 基礎(chǔ)指標

先對耐堿復合活性劑進行檢測，其中耐堿性的檢測方法為：取0.2 g 復合表面活性劑加到14.8 g 去離子水中，充分溶解后再加入5 g NaOH 固體。攪拌觀察溶液溶解情況，若溶液為澄清、不析出，表明該復合表面活性劑在質(zhì)量分數(shù)為25%的NaOH 水溶液中穩(wěn)定，繼續(xù)加少量NaOH 至溶液剛好渾濁，不再清澈。渾濁前加入NaOH 的量即為該復合表面活性劑的耐堿上限[15]。復合活性劑的各項指標如 表1 所示。

表1 復合活性劑指標

由表1 可知，其耐堿性可以達到320 g·L-1，完全滿足生產(chǎn)現(xiàn)場工藝使用需求（脫脂劑堿液質(zhì)量濃度要求達到250 g·L-1）。將復合活性劑與25%的堿液配制成脫脂劑GQ-31，進行應用性能的研究。

2.2 乳化性能

將3%質(zhì)量分數(shù)的脫脂劑GQ-31 水溶液和油加入具塞量筒中，上下?lián)u動5 次，靜置1 min，然后搖動5 次，再次靜置1 min，重復此操作5 次，第五次搖動后，保持直立并記錄水量達到10 mL 的時間。實驗用油選擇大豆油和機械油，將進口脫脂劑與GQ-31 做平行對比，結(jié)果如圖1 所示。時間越長說明乳化性能越好，脫脂劑GQ-31 對大豆油和機械油乳化性良好，略優(yōu)于進口脫脂劑。

圖1 脫脂劑乳化能力對比圖

2.3 高溫穩(wěn)定性

硅鋼脫脂溫度可達70～80 ℃，為了試驗脫脂劑的熱穩(wěn)定性，將脫脂劑GQ-31 與進口脫脂劑在95 ℃條件下分別恒溫不同時間，觀察溶液外觀，并測試表面張力，結(jié)果如圖2 所示。由圖2 可以看出，脫脂劑GQ-31 具有良好的高溫穩(wěn)定性。

圖2 脫脂劑經(jīng)不同時間高溫處理后的表面張力

2.4 泡沫性能

用脫脂劑和去離子水配制成1%的水溶液作為發(fā)泡液，使用羅氏泡沫儀（ROSS-Miles 法）進行測試，測試溫度范圍為40～70 ℃，記錄60 s 時的泡沫高度，研究溫度對泡沫高度的影響，如圖3 所示。

圖3 不同溫度對脫脂劑泡沫高度的影響

由圖3 可知，隨著溫度的升高，進口脫脂劑泡沫高度逐漸降低，而脫脂劑GQ-31 的泡沫高度變化不大，兩者泡沫高度數(shù)值較低，體現(xiàn)出良好的低泡性能。

2.5 脫脂效果

配制3%質(zhì)量分數(shù)的工作液（脫脂劑3.2 kg、水107 kg）開啟循環(huán)泵，升溫至70 ℃。采用噴淋機進行噴淋實驗，選取3 塊帶有軋制油的硅鋼板，分別放入噴淋機清洗15 s，然后放入脫鹽水中清洗，取出，吹風機吹干后放入110 ℃烘箱3 h。

采用稱重法評價脫脂劑對硅鋼板的清洗效果：將潔凈的硅鋼板在分析天平上稱重為M1，稱量過的硅鋼板在常溫下均勻涂抹軋制油，然后掛于試片架上瀝干24 h，刮去鋼板底部聚集的油滴后稱重為M2，經(jīng)脫脂清洗干燥后的硅鋼板稱重為M3。除油率計算公式為：

經(jīng)噴淋機清洗后的硅鋼板表面水幕連續(xù)，除油率如表2 所示。除油率達到90%以上，就能說明除油效果良好。由表2 可知，2 個樣品脫脂劑除油效率均達到98%以上，其中脫脂劑GQ-31 除油性能略好于進口脫脂劑。

表2 脫脂劑的除油效果

3 結(jié) 論

1）脫脂劑GQ-31 具有優(yōu)良的乳化性、高溫穩(wěn)定性和低泡性，可以滿足硅鋼生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝要求。

2）脫脂劑GQ-31 具有高效的除油效果，除油率可以達到進口脫脂劑水平。