冷轧带钢电解清洗设备的原理分析及常见问题处理

冷轧带钢电解清洗设备的原理分析及常见问题处理摘要：阐述了冷轧带钢电解清洗的原理和电解清洗设备的类型，分析了电解清洗设备常见的问题，并提出了相应对策。关键词：电解清洗电解原理存在问题解决对策1、 引言冷轧带钢表面带有大量残留物，主要为轧制油或防锈油，铁粉以及松散杂质等。这些残留物的存在污染了带钢表面，并严重影响带钢的后续加工。电解清洗是带钢表面清洗的有效手段。通过电解清洗可以迅速去除轧后带钢表面的残留物，达到下一步生产工序（如镀锌、彩涂或者退火等）的洁净表面要求口。目前，国内带钢电解清洗技术相对比较落后，主要存在电解效率低、清洗效果差、电解爆鸣、带钢烧蚀等方面的问题，严重影响了机组的正常生产。产生这些问题的原因主要是由于设备设计和工艺不合理而造成的。结合作者长期的设计和生产实践经验，就电解清洗设备易出现的问题提出了解决对策。2、 带钢电解清洗原理带钢电解清洗原理不同于常规的直接电解原理，了解其原理有助于正确把握设计依据。带钢电解清洗时，带钢并不与电极直接相连，电解清洗示意图如图1所示。在外加电压的作用下，带钢与电极之间通过脱脂液产生电感。在上下阳极对应的带钢表面产生负电荷，并发生析氢反应：在上下阴极对应的带钢表面产生正电荷，发生析氧反应：因此，带钢在电解清洗时，其表面将产生大量的微小气泡，这些微小气泡对带钢表面的污染物产生强烈的物理撕裂作用与表面张力作用。同时在电解清洗液的作用下，将污染物带离钢板表面，达到表面清洁的目的。电解清洗效果主要取决于带钢表面气泡的产生率与脱脂液的性能。脱脂液与电解电源之间构成电解池，发生电解反应，达到清除油污的目的。3、 电解清洗设备的类型与特点从电解清洗的发展来看，电解清洗可以分为普通电解清洗与高电流密度电解清洗。普通电解清洗电流密度低，一般为5.0〜25A/dm2。高电流密度电解清洗是近期开发的新型电解清洗工艺，采用的电流密度在100〜200A/dm2之间。与普通电解清洗相比，高电流密度电解时间短，电解效率高，机组结构紧凑，清洗效果好，将是今后电解清洗的主要发展方向。立式电解清洗机组中一对或几对电极垂直设置，带钢在电解槽内垂直电解清洗，如图2所示。其特点是结构紧凑，占地面积小，可以多个电解单元串连，清洗质量好，且电解槽底部铁粉比较容易清除，被应用于高速运行的大型生产线上。其缺点是结构复杂，设备投资相对较大，在处理断带更换电极时较复杂，维护难度较大。4、 电解清洗设备的常见问题及设计对策带钢电解清洗技术在国内冷轧带钢深加工生产线脱脂段上已得到较普遍的应用，但实际生产中还存在着很多问题，直接影响机组的生产效率和产品质量。以下是目前国内电解清洗设备常见的问题及其设计解决对策。（1） 电解清洗效率低电解清洗效率低表现在随着电解电流的增大清洗效果无明显变化。这是由于电解槽电屏蔽效果不好，造成杂散电流增大，而有效电解电流减小造成的。由于带钢电解为感应电解，为防止杂散电流的产生，在电极和槽体间需设置绝缘板。在设计时，应考虑电解槽的绝缘或点隔离问题。对于立式槽由于左右两个电极板相对且较近，在槽体中间必须采用绝缘隔板。所以，电解清洗效率低时应及时检查槽体橡胶是否损坏或绝缘隔板是否有效。（2） 电解槽发生爆鸣如电解清洗时产生的H2和O2在电解液中阻滞太多，当气体离开液面时会发出间断性的鸣响，在有火花存在的环境下则要发生爆炸。因此，在设计时要充分考虑脱脂液在槽内强力的搅动和循环，槽上要设计抽气风口。最关键的是要注意铜排与电极连接处的导电特性和紧固性，防止产生电火花而造成重大爆炸事故的发生。（3） 带钢被烧蚀带钢被烧蚀的2种情况：一是由于机组带钢失张，造成带钢与阴阳极搭接，在局部高电流下带钢瞬间被烧蚀；二是在电解时带钢静止不动，造成带钢长时问电解发热而烧焦。因此设计时电极与带钢之间的距离不能太近，应大于50mm以上，同时应增设绝缘档板；对于立式电解，一旦带钢失张，很难用电解上绝缘档板将电极与带钢隔开，需将电解槽的转向辊设计为导电辊，用电刷连接接地。此外，在带钢焊接或事故停机时要自动切断电解电源。（4） 电极损耗过快电解清洗过程中，电极损耗过快，是由于脱脂液导电率太低造成电极感应效率降低电极反应增强所致。因此电极应选择耐蚀性好、相对高电位的材料，如16Mn或08F等；电极厚度不应太薄，以避免经常性的停产更换电极。同时，应设置电极定时换向机制，以防止电极不均匀溶解而缩短电极使用寿命。（5） 电解电源出力不足电解清洗一般为恒电流电解。在设置的电流未达到最大额定电流，而电解槽槽压已大于电源额定最大电压时，电源就跳闸停机。造成电解槽槽压大的原因有以下两方面：一是脱脂液电导率低，如脱脂液未选用专用的电解脱脂剂，其本身的电导率就很低；二是由于脱脂液使用一段时间后电导率下降所致，可通过补加脱脂剂来解决。此外，设计时尽量降低槽压，如电极离带钢距离不能太大；电极和电源的连接要用铜电缆或紫铜排。当然，电源的额定电压也不能设计得过小，一般应大于36V，否则会造成脱脂剂用量过大。（6） 最终产品质量问题有电解清洗设备的热镀锌机组有时会出现漏镀或镀层结合力下降等现象，这可能是由于电解脱脂剂选择不当引起的。如使用含硅酸盐的脱脂剂，在带钢表面会电解上一层硅胶，经退火后析出硅，造成漏镀和结合力下降。所以，镀锌机组应选用不含硅酸盐的脱脂剂。对于电解清洗机组，带钢经清洗后要进入罩式退火炉退火，为保证钢卷退火后不发生粘结，需要带钢表面含一层隔离性好的硅，所以，电解清洗机组需使用含硅酸盐的脱脂剂。5、结语电解清洗虽然得到普遍的应用，但要达到完美还有很多工作需要开发和研究。主要体现在两个方面：一是铁粉的去除问题，二是脱脂液的再生利用问题。铁粉去除目前大多使用磁过滤的方法，如转毂式磁过滤机、带式磁过滤机等，但由于电解产生的铁粉很细，同时由于和电解环境下的乳化液包裹在一起，其去除效果不太理想。脱脂液的再生利用是当前大力提倡循环经济环境下的一个热门的研究课题。目前有钢厂试验用陶瓷膜过滤技术处理脱脂液，可将浮油、乳化