立式电解碱洗装置的布置与操作维护

立式电解碱洗装置的布置与操作维护

1涂镀层钢板冷带钢表面配备了研磨油、润滑剂、粉末和灰烬等污染物。当清洗不干净时,退火后这些污物成为碳化物,既有损外观,也是后步工序产生事故的原因,特别是涂镀层钢板,产生表面层不均,使耐腐性变坏。带钢清洗的方法有化学清洗(溶剂清洗、碱洗、界面活性剂清洗和乳化液清洗等)、物理清洗(浸洗、刷洗和喷水清洗等)、电解清洗和超声波清洗等。对冷轧带钢而言,一般采用化学清洗+电解清洗+物理清洗的方式。电解清洗与化学碱洗相比,速度更快、除油更彻底,因其溶液除能进行皂化反应和乳化作用可除掉带钢表面油污外,还增加了电解除油过程,能有效除去附在带钢表面和被轧入带钢孔隙深处的油污。2冷带钢的碱洗2.1气泡由带钢表面的分离而产生电解碱洗的机理是把带钢作为阴极或阳极时,在带钢表面相应地析出氢气或氧气泡,把附在带钢表面的油膜破坏,气泡从油滴附着的带钢上脱离而滞留在油滴的表面上,并停留在油和碱洗液的交界面上,由于新的气泡不断析出,气泡逐渐变大,因此油滴在气泡的作用下脱离带钢表面,被气泡带到碱洗液中去。2.2电极板和阳极板的配置电解碱洗设备按槽体形式分为卧式与立式,在带钢两侧配置2～8对阳极和阴极板,配置有容量为1000～10000A/30～40V的整流变压器,电流密度一般采用10～20A/dm2,电解液浸没电极板与带钢,带钢与电极板之间的距离约为40mm。2.2.1防止带钢接触电极板由卧式电解槽、槽子所属辊子,包括转向辊转向辊上的压辊等组成。电极板水平布置,在每对电极板之间设防止带钢接触电极板的装置,电极板的材质为不锈钢或碳钢,厚度在20mm左右,电极板距带钢之间的距离约为40～50mm。图1为某镀锡机组预清洗段配置的卧式电解碱洗装置。2.2.2立式布置设计由立式电解槽,槽子所属辊子,包括转向辊、沉没辊以及转向辊上的压辊等组成。电极板立式布置,一般为2对,其材质及与带钢之间的距离跟卧式电解槽相同。为了使电流不越过槽壁发生旁路损耗而在槽子内表面衬胶,在两个极板之间还安装了一块绝缘板,用钢板外包橡胶制成,或者使用塑料板。图2为某热镀锌机组预清洗段配置的立式电解碱洗装置。2.2.3垂直和倾斜滑动洗脱液的比较立式、卧式电解碱洗装置在机组布置与操作维护等方面各有优缺点,其比较见表1。2.3碱洗液的电处理2.3.1电解碱洗时带钢发生爆炸电解碱洗依靠电极极化作用及电极上析出气体的机械搅拌和剥离作用来除油,所以电解碱洗液中的NaOH含量应适当低些,使用表面活性剂要防止产生大量的泡沫,否则产生的氢气和氧气难以逸出,并在泡沫层里混合,如遇到电极接触不良而打火时,就会发生爆炸。在电解碱洗中最常用的是中间导电体法,即带钢不直接和电源连接,电源接在电极板上,当入口部分的极板接阳极时,出口部分的极板接阴极。此时,电流从阳极经过碱洗液到达带钢,并从带钢经过碱洗液到达阴极。在入口部分,与阳极极板相对应的带钢作为阴极,带钢上析出氢气;当带钢运行到出口部分与阴极极板相对应的位置时,带钢作为阳板,带钢上析出氧气。因此,带钢经过电解清洗槽时,经历了先阴极后阳极的过程。中间导电体法中两组电极板极性可自动转换,一般是2h更换一次,极性转换还可清除带钢表面在带钢为阴极时析出的某些杂质。带钢为阴极时析出的氢气量比带钢为阳极时析出的氧气量要大1倍,所以带钢为阴极时的除油速度快、效果好,但析出的氢气渗入带钢内部会使带钢产生氢脆现象。2.3.2影响电离作用的几个因素(1)电解整理剂用量选择电流密度时,要保证能析出足够的气泡以提高碱洗速度,一般电流密度应控制在0.1～0.3A/cm2。电流密度的计算公式为:式中,J为电流密度,A/cm2;I为电流,A;η为电解效率;L为电极长度,cm;B为带钢宽度,cm。提高电流密度可以提高除油速度,阴极除油的渗氢作用增大,提高了除掉被轧入带钢表面油污的除油能力。但电流密度过高,造成电解槽电压过高;带钢为阴极时,由于氢气大量析出,带出大量的碱雾污染空气。带钢为阳极时还可能腐蚀带钢表面,严重时可能出现点状腐蚀。所以,应根据带钢表面油污量来选择适当的电流密度。(2)机组运行速度cm/s电解时间和电流密度综合作用的电流量影响带钢表面的清洗效果,电流量越大,清洗效果越好。电流量的计算方法如下:式中,C为电流量,A/(cm2·s);J为电流密度,A/cm2;L为电极总长度,cm;V为机组运行速度,cm/s目前,对电解时间无统一的界限,但据经验,氢气泡发展的持续时间不应低于0.25s,一般氢气泡发展的标准停留时间为0.3～0.5s。而实际上大多数设计使带钢在电解槽内电极板间停留的总时间(氢气泡发展的持续时间+氧气泡发展的持续时间)大于1s。(3)提高导电能力电解碱洗温度一般控制在40～80℃。电解碱洗温度高,能加强乳化作用,增强除油效果,还可以降低溶液的电阻,提高导电能力,加快除油过程,但是温度太高,和化学碱洗时一样,消耗的热能增加,溶液大量蒸发会恶化工作环境。(4)皂化法:naoh溶液冷轧带钢的电解液一般采用NaOH溶液,浓度为2%～5%。NaOH可与油气发生皂化作用。此外,NaOH为强电解质,在溶液中能完全电离,使溶液具有良好的导电能力。因而,提高NaOH的浓度可以增大除油时的电流密度,加快除油速度;同时,溶液对带钢表面有钝化作用,可以防止在阴极除油时带钢遭受腐蚀。(5)带钢周围乳化液层的更换电解溶液的循环起着搅拌溶液的作用,因搅拌溶液能更换高速运行着的带钢周围的乳化液层;同时由于机械的力量,可以从带钢表面带走油滴,此外还能提高所用的电流密度。(6)其他因素带钢在电解槽里接触了带钢,带钢板形太差或断带时,只要这些栅极带有电压,带钢就会出现烧痕缺陷,此时必须