脱脂工艺借鉴材料

1、仅供参考脱脂工艺页眉页脚可一键删除绝密CA1-4机组培训教材第四章带钢脱脂工艺及设备绝密4.带钢脱脂工艺及设备4.1概述带钢在退火涂层前，表面状态和清洁程度是确保连退涂层的先决条件。带钢在轧制 过程中，表面难免会留下各种杂物， 如轧制油及轧制油中的渣滓、冷轧中产生的铁粉、积聚的灰尘、头部焊接时产生的焊渣等。因此退火前都必须经过清洁，以彻底除去带钢表面油污，否则表面残留的各种油类等在退火过程中将形成碳质污斑，污染炉内气氛，影响脱碳效率，甚至引起增碳现象。此外，油污也会使带钢表面质量变坏和引起炉底辐结瘤，造成带钢划伤等缺陷。清洗段正是为了退火前清洁带钢而设的。包括碱喷淋、碱刷洗、电解清洗、高压水

2、喷淋、水刷洗和水喷淋、烘干等程序。其目的主要是为了充分去除带钢表面 油污，因此又称脱脂工艺。4.1.1带钢表面油污种类和性质 冷轧后带钢表面一般有油膜层、 污垢层、氧化膜层，其中污垢最为难洗。图 4.1是冷轧钢板表面油污分类示意图：以轧制油为主的油膜层污垢层铁粉氧化膜层带钢图4.1冷轧后钢板表面状态示意图4.1.2化学脱脂工艺机理及影响因素脱脂工艺一般包括碱喷淋、碱刷洗、电解清洗、高压水喷淋、水刷洗、水喷淋和烘干。前三个工序是去除带钢表面油污的主要手段，下面着重讲一下它们各自的原理。1）碱喷淋 碱喷淋实际是化学脱脂过程，是借助碱的皂化和乳化作用完成 脱脂。所谓皂化是指 75绝密油脂与脱脂剂中的

3、碱起化学反应生成易溶于水的肥皂和甘油的过程，具体反应如下：（C17H35COO）3C3H5 + 3NaOH = 3C17H35COONa + C3H5（OH）3 但 皂化反应仅适于那些易皂化的油，例如动植物油、非稳定或半稳定轧制油。对非皂化性油例如矿物油和人工合成油，与碱不发生皂化反应，但在一定条件下该类油在碱溶液中可进行乳化。所谓乳化是指在碱溶液的作用下，带钢表面的油膜可以变成很多很小的油珠，并分散在碱溶液中形成一种混合物，称为乳浊液。油在碱溶液中能发生乳化是因为碱溶液中的离子和极性水分子对油分子的作用力比空气中气体分子对油的作用力强，使油与溶液间的界面张力下降，接触面加大，造成油膜破裂而形

4、成细小的油珠。在除油过程中，乳化作用随皂化反应的进行而加强，这是因为皂化反应生成的肥皂是一种较好的乳化剂，同时皂化反应使油膜破裂，部分带钢与溶液直接接触，其界面张力小于带钢与油膜的界面张力，而使油膜脱离带钢。2）碱刷洗碱刷洗是一个物理清洗过程，通过机械刷洗将经碱喷淋处理后浮在带钢表面的残余油等污物去除。同时刷洗可进一步破碎油膜，使油膜在碱溶液的作用下离开带钢，只有 将它与碱喷淋配合使用，才能有效发挥带钢碱洗的作用。3）电解清洗 带钢经过碱喷淋和碱刷洗后， 还不能完全清洁带钢表面， 原因是经轧制后的带钢表 面, 有一定的粗糙度，许多油污粒子和脏物粒子附在带钢表面的凹坑里，非常不易彻底清除。而采用

5、电解的方法可以清除这部分污物，另外经碱喷淋和碱刷洗后浮在带钢表面的油由电解清洗进一步清除。电解清洗是采用电化学的方法清除油污。一般在带钢两侧装上电极，并通以直流电，当电极带极性时，带钢会因感应而带上与电极相反的极性。电极呈负极性时，带钢呈正 极性。反之，电极呈正极性时，带钢呈负极性。但不论带钢呈正极性还是负极性，都会 析出大量气体。电解的过程实际是电解水的过程，在溶液中发生水的分解， 即4H2O=4H+4OH在阴极发生如下反应，析出氢气：4H+4e=2H2 T在阳极发生如下反应，析出氧气：76绝密4OH-4e=O2T +2H2O随着带钢表面气体的大量产生，迫使带钢表面的油污离开带钢。这样就起到

6、了脱脂 的作用。4.1.3影响化学脱脂的因素 化学脱脂效果的好 坏与脱脂碱液的成分、工作温度、 溶液的循环等有着密切的关系。1）脱脂碱液的化学成分影响：不同碱液脱脂效果不一样，其中所加各种添加剂等所起作用也不一样，以下是几种 常用碱性成分的各种清洗性能比较（表4.1）:表4.1各种碱的清洗性能比较清洗性 氢学习资料#页眉页脚可一键删除 仅供参考氧化钠 （NaOH） 偏硅酸钠 （Na2SiO3 5H20）正硅酸钠 （2Na2OSiO2- 5H20）磷酸三钠 （Na3PO4 - 12H2O）焦磷酸钠 （Na4P207）三聚磷酸钠 （Na5P3O1o）好好好好好好差 好好好好差好极差好好好好好极差好

7、一般好一般好好极差好一般 好一般好好极差好好极差好极差差差一般浸透性分散性乳化性漂洗性耐 硬水性导电性脱脂剂的主要化学成分为氢氧化钠、原硅酸钠和适量的乳化剂。氢氧化钠，亦称苛性钠，是除油工艺中最重要的成分，是发生皂化的必要因素。同时在所有碱中，氢氧化钠具有最高的导电性。原硅酸钠是极好的缓冲剂，当它与表面活性剂配合时，是所有碱中最佳的湿润剂、乳化剂和抗絮凝剂。原硅酸钠具有较高的PH值和高导电率。同时它是钢板清洗剂化合 物极好的缓冲剂。乳化剂，亦称表面活性剂，具有易溶于水或极性溶剂的亲水（疏油）基和易溶于非77绝密极性有机溶剂的憎水（亲油）基。在除油过程中，乳化剂的憎水基吸附于溶液的界面，而亲水基

8、与水分子相结合，在乳化分子定向排列的作用下，使油一溶液界面的表面张力大大降低，在溶液的对流和搅拌等作用下，油污就能脱离带钢表面，并以微小的油珠状态分散在溶液中，这时，表面活性剂的分子包围在小油珠表面，防止小油珠重新粘附 在钢板上。 另外，脱脂剂中还加入了一定的消泡剂。消泡剂对电解清洗来说尤为重要，原因是电解清洗过程中产生的氢气、氧气易使脱脂剂形成泡沫，不利于氢气、氧气的排出，易发生氢气爆炸现象。2）碱液浓度的影响：碱液浓度在一定范围内（一般在1.05.0%之间）时，才能保证最佳的清洗效果。浓度和脱脂性关系如图 4.2所示。当浓度达到一定值后，再增加碱液的浓度，脱脂性几乎不再变化，不能满足更高的

9、脱脂要求。而且，对溶液中的添加剂来说，表面活性剂在一定浓度以下时， 少量的添加也会引起脱脂性的很大提高，但到了 一定浓度后，影响就小了。因此表面活性剂的浓度一般在0.20.3%之间。 图4.2碱液浓度与脱脂性的关系3）碱液工作温度的影响：清洗温度提高，带钢表面附着油粘度降低，加速皂化反应，同时形成的肥皂在热碱中也易溶解，且还能促进乳化作用。图4.3是温度和脱脂性的关系示意图。温度在 60C以上时，每上升10c就可以减少 50%的清洗时间。由图中可见，温度上升10C,脱脂 性上升了约 30%。 对热水清洗来说，温度越高越好，但不能超过水的沸点，否则会引起雾状环境。而且温度过高，能量消耗大，碱液蒸

10、发还会恶化工作环境。本机组选用 80 C左右温度作为工作温度。78绝密图4.3碱液温度与脱脂性的关系 4）碱液变差的影响：在除去带钢表面的轧制油和铁粉的过程中，碱液会慢慢变脏，清洗性变差。新液配制后数日，脱脂效果下降。因此，碱液一般经过 2030天就得定期排除，并对碱液槽进 行清洗，之后重新装入新的碱液。对于废液的排除以有效化来作为标准进行操作。有效化（ ）就是有效碱液浓度除以初始碱液浓度的比例。装入新液时为100%,以后逐渐降低。碱液变脏的标准就是有效比为（80 85）%,当不满80%时，就排除废液，重新装入新液。5）溶液循环的影响：循环起到搅拌作用，清洗液的循环大大促进了除油过程。同时，机

11、组在刷洗槽设置了刷辐， 一方面利用机械力来提高除脂效果，另一方面加速了液体循环能力和搅拌作用。6）溶液的喷射压力目前比较常用的碱喷淋、碱刷洗、高压水喷淋、水刷洗、水喷淋都设有喷淋装置，合适的喷射角度和喷射压力，有利于将带钢表面的油污冲走。一般来说， 喷射压力越高， 带钢清洗越干净。7）电流密度 电流密度是保证电解清洗过程顺利进行的必要条件。电流密度的选择应能保证析出 足够的气泡。它既能使油珠机械剥离，又能搅拌溶液。一般来说， 当带钢表面油污一定 时，电流密度大，除油速度就快。但除油速度与电流密度并不完全呈 正比关系，当电流 密度大到一定值时，除油速度的增加就不那么明显了，反而使电能消耗 增大。

12、8）电极极性79绝密当带钢为阴极时，称为阴极除油。阴极除油的特点是：在带 钢表面析出的气体为氢 气，气泡小，数量多，面积大，所以它的乳化能力大。另外由于 H 十的放电，阴极表面 液层的PH值升高，因而除油效果好，不腐蚀带钢。但阴极除油容易学习资料#页眉页脚可一键删除 仅供参考发生氢气渗到钢基内，能引起钢体氢脆，或者渗氢的带钢在随后涂层过程中易起小泡。当带钢为阳极时，称为阳极除油。阳极除油效率不如阴极。原因是：一，阳极附近碱浓度较低，减弱了皂化反应；二，阳极析出的气泡少，对溶液的搅拌作用小；三，由于氧气气泡大，滞留在表面的能力小，因此带出油滴的能力弱。另外，在阳极除油过程中，当碱浓度低、温度低和

13、电流密度高时，特别当碱中含有氯粒子时，带钢上会产生斑 点。但阳极除油有一定的优点，一是基本不发生氢脆，二是能去除带钢表面的侵蚀残渣。9）清洗溶液中溶渣的影响：当清洗液中由于乳化、分散、螯合等而存在许多悬浮渣时，对其清洗功能也有一定 影响。由于溶渣中含铁皂，其成分含量越多，除污垢性能将越差；但由于生成的铁 皂有 表面活性剂的作用， 因此就整体来说，对除油性影响不是很大。10）人为操作因素的影响：人为操作的影响因素也很重要。 特别是碱液的浓度校正处理。 碱液循环使用一段时 间 后，往往由于各种原因发生浓度偏离的现象，此时操作工往往需要根据手动分析碱液浓度并进行浓度计算校正。校正操作时间的延误、浓度

14、校正的差异都将对清洗产生影响。总之，碱洗脱脂方式多种多样，有浸洗法、喷洗法等。本机组前清洗段主要利用热浸洗、刷洗和电解清洗来完成化学脱脂过程，如何控制好这些工艺因素与操作因素是清洗效果好坏的关键。11）碱液各成分功能介绍：烧碱：轧制油是以矿物油为主，动植物油为辅及少量添加剂所组成。其中，动植物油在碱性条件下，产生皂化反应，所以又称 皂化油”，而矿物油无此作用，又称 非皂化油”。动植物油在烧碱溶液中分解，生成易溶于水的物质，因而 油污被去除。烧碱在碱洗脱脂中的作用就是通过皂化反应去除粘附在钢板上轧制油中的动植物油类。水玻璃：作用是通过乳化作用，除去粘附在钢板上轧制油中的矿物组分。这是因为水玻璃在

15、碱洗中分散成胶质粒子，具有很强的乳化能力，它一方面降低了 钢板上轧制油与碱液之间的界面张力，减少了油对钢板的亲和力，使油进入碱液中，另一方面，在油进入碱液时，吸附在油表面上，阻止油重新粘 80绝密 附在钢板上，从而达到除油的目 的。OP-10:它是一种乳化剂，不仅可以显著地提高乳化效果，同时还可以提高脱脂剂的截污能力，延长碱液使用的时间，减少碱液的消耗量。4.2设备组成、工艺参数的控制 1）碱喷淋槽1-密封辐2-上喷淋管入口 3-支撑辐4-下喷淋管入口 5-导板台 图4.4碱喷淋槽 示意图本装置是将一定温度一定浓度的碱液喷在带钢上下表面上，是清洗带钢表面油污的第一道工序。碱喷洗装置由主体槽、密

16、封辐、开闭密封辐的气缸、喷射集管、喷嘴等组成。主要技术参数如下：一清洗方式：卧式垂直喷淋式；一碱液温度：6080 C; 一碱液浓度：35% （按 NaOH折算）；一 碱液流量：135m3/h （最大）；一 碱液压力：0.5MPa（最大）；一喷管数量：24根（上下各12根），不锈钢喷管（？48X3.5mm）;一喷 嘴总数：240个（10个/喷管），扁平式不锈钢喷嘴； 一槽体尺寸：约12.55m （L） X2.1m（B） M.54m （H）;一 槽体厚度：底板 12mm,侧板 10mm；一 密封辐：?250X1600mm； 一密封用气缸：？160M00mm, 2台；一传动用电机：5.5kW, 2台

17、； 一支撑辐（衬氯 丁胶辐）：?120X2000mm, 7根。2）碱刷洗槽 81绝密1-刷辐2-支撑辐3-刷辐升降驱 动电机4-碱液喷管入口 5-挤干辐6-挤干辐升降气缸 7-导板台图4.5碱刷洗槽简图位 置：碱刷洗槽位置在碱喷淋槽后。功能：本设备通过刷辐的刷毛刷洗和碱液冲洗，进一步去除带钢表面的油污。结构：槽体、槽盖：不锈钢焊接钢结构（材质：SUS304）;槽盖可手动打开。喷洗 总管一端安装阀门，便于检修；喷管一端为活动堵头，可拧开清洗。碱 刷洗装置由主体 槽、机架、刷洗辐、支撑辐、挤干辐等组成。刷洗辐/支撑辐共6对，每对刷洗辐/支撑辐由1根刷洗辐和1根支撑辐组成，成对 上下交错位置在刷洗槽

18、内。刷洗 辐为传动辐、电机直接驱动，并由齿轮电动机、涡轮蜗杆减速器和链轮、链条控制升降。支 撑辐为传动辐、交流变频调速齿轮电动机驱动，手动调节升降。挤干辐由2对辐子组成，上辐由气缸驱动升降；下辐为传动辐、交流变频调速齿轮 电动机传动、下辐手动调节升降。学习资料#3页眉页脚可一键删除 仅供参考主要技术参数如下：一清洗方式：卧式偏水平喷淋式（与带钢前进方向成64。），带钢上下表面各 刷洗三次； 一碱液温度：6080C；一 碱液浓度：35% （按NaOH折算）； 一 碱液流量：60m3/h （最大）；一 碱液压力：0.4MPa （最大）；一 喷管数量：12根 （上下各6根），不锈钢喷管（？48X3.

19、5mm）;一 喷孔总数：132个（11个/喷管），喷孔尺寸：？10mm； 一 槽体尺寸：约 6.675m （L） X2.1m （B） M.54m （H） ; 82 绝密 一 槽体厚度：底板 12mm,侧板10mm； 一 刷辐（尼龙刷辐）：？305 M600mm, 6根/套；一支撑辐（氯丁胶辐）:?305X1600mm,6根/套；一电动机（刷辐传动）：N=7.5kW、 n=750r/min , 6台/套；一交流变频调速齿轮电动机（支撑辐传动，带单独冷却风机）：N=5.5kW、n=96r/min , 6 台/套； 一齿轮电动机（刷辐升降）：N=1.5kW、n=97r/min , 6台/套；一交流变

20、频调速齿轮电动机 （挤干辐传动，带单独冷却风机、旋转编码器）：4kW200 mm, 2台/套；一干油润滑泵（提供本体润滑） 台/套；： 1 5）碱液清洗循环系统加水稀释 浓碱液碱刷洗槽碱喷洗槽泄露碱液蒸汽加热地坑配 置罐水水磁过滤器蒸汽地坑强碱废水坑污水处理站碱液循环罐图4.7碱液循环系统示意图 位置：位于清洗段的传动侧。85绝密 功能：碱液循环罐内的碱液通过泵分别向碱喷洗槽和碱刷洗槽连续供送工艺所需要的碱液，实现对槽内带钢的清洗。电解液循环罐内的电解液通过泵向电解清洗槽连续供送工艺所需要的电解液，实现对槽内带钢的清洗。系统由碱液循环罐、电解液循环罐、泵、阀、过滤器（碱液循环罐回流管上）、配管

21、、相应的检测仪表及控制系统组成。流程：先将碱液配制系统供送的浓碱液在碱液循环罐、电解液循环罐中经蒸汽间接加热到6080c后，用泵送入碱喷淋槽、 碱刷洗槽、电解清洗槽喷（刷）洗带钢，喷（刷）洗后的碱液依重力分别回流入碱液循环罐、电解液循环罐中，再由循环泵供向碱喷淋槽、碱刷洗槽、电解清洗槽，循环往复、周而复始。 本系统包括2套碱液净化过滤系统，碱液通过碱液旁通净化过滤后回流入碱液循环罐或电解液循环罐中；当罐中碱液降至设定浓度后作为废液排放到废液坑，由强碱废液输送泵送至污水处理站。主要设备组成：一 碱液循环罐（30m3,不锈钢 SUS304,带蛇形加热管）1个； 一电解液循环罐（15m3,不锈钢 S

22、US304,带蛇形加热管）1个； 一碱液喷淋循环泵（Q = 135m3/h、H = 50m,不锈钢 SUS304, 1用1备）2套；一 碱液刷洗循环泵 （Q=60 m3/h , H = 40m,不锈钢 SUS304, 1用1备）2套； 一 电解液循环泵（Q = 60 m3/h、H = 40m, 不锈钢SUS304, 1用1备）2套；一管道及管件：不锈钢 SUS304、膨胀节（橡胶）、 阀门（不锈钢）、密封垫（橡胶）等1套；一碱液净化过滤系统：旁通过滤能力50 m3/h, 1套； 一碱液净化过滤系统：旁通过滤能力 20 m3/h, 1套。6）高压水喷淋槽 86绝 密1-密封辐2-密封辐升降气压缸3-人孔4-高压水入口 图4.8高压水清洗槽 5-高压水输送管 位置：高压水清洗槽位置在电解清洗槽后功能：通过高压水喷洗，去除带钢表面上留下的浮油和碱液。结构：槽体、槽盖：不锈钢焊接钢结构（材质： SUS304）。喷洗总管一端安装阀门，