冷轧带钢脱脂技术

兰宇 冯伟 于冠男 侯健

邯郸钢铁集团（邯郸 056000）

冷轧带钢脱脂技术

兰宇 冯伟 于冠男 侯健

邯郸钢铁集团（邯郸 056000）

从机械工程学的角度入手阐述了冷轧带钢脱脂技术的基本原理和工艺流程，简单介绍了脱脂工艺所需要的基本设备和各设备的结构功能，描述了带钢表面在电解时产生的化学反应以及表面清洁的过程，同时提供了脱脂工艺相关的一些技术数据。

脱脂 电解 冷轧带钢

1 原理

脱脂工艺简单的说是采用化学和物理的方法相结合，将冷轧后的带钢清洗干净，同时通过电解可在带钢表面形成一层薄薄的二氧化硅膜，可防止钢卷进入罩式退火炉后产生粘结，这一点对薄规格带钢特别重要。电解槽内布置有2对电极板，1对为正极，1对为负极。带钢从1对电极间通过。当带钢作为阴极时，其表面上进行的是还原过程并析出氢气：4H2O+4e→2H2↑+4OH-,当带钢作为阳极时，其表面上进行的是氧化过程并析出氧气：（4OH-）-4e→O2↑+2H2O，电极表面上大量气体析出，对油膜会产生强大的乳化作用,如图1所示。

图1 电解清洗原理示意图

2 工艺流程

待清洗的钢卷被存放到入口钢卷鞍座上，通常脱脂线在鞍座后面都设有地辊站用于去除钢卷捆带，钢卷通过入口钢卷小车运送到地辊站上，以此来调整去除捆带位置，去除捆带后，再由钢卷小车将钢卷送到开卷机芯轴上。在钢卷小车的两侧还设有钢卷宽度和高度对中装置，作用是将不同厚度和宽度的钢卷自动进行高度、宽度对中，准确的送到开卷机上。开卷机主要由卷筒、齿轮箱和底座三部分组成，作用就是用于接收入口钢卷运输车上的钢卷，支撑钢卷并使钢卷展开，同时将带头送到入口转向夹送辊上连续不断地向机组供给带钢，此外通过交流变频电机提供后张力，使入口段保持一定张力。在开卷机前面还要有一个套筒推出装置，以便在生产带套筒的钢卷时，将剩下的套筒推离生产线，保证生产连续进行。钢卷在开卷后，通过入口导板台和入口转向夹送辊将带钢送到入口分切剪，用于切除带钢头部和尾部不合格（超差）部分，还需要配有废料小车和导料装置，用来将切除带钢头部和尾部不合格（超差）部分导入废料小车。焊机位于入口分切剪出口，将前一卷带钢尾部和后一卷带钢头部焊接在一起，保证机组连续生产。在焊机后面应安装月牙剪，在焊接前后板带宽度不一致时在焊缝处切出月牙形，避免带钢划伤辊子，同时也避免带钢挂到辊子后带钢断带，如果焊接前后板带宽度一致则不用切月牙。在夹送辊的后面就是1号张力辊，1号张力装置可为开卷机提供前张力。经过1号张力辊后，板带进入脱脂工艺段，工艺段的所有设备都由一个平台支撑，板带运行到平台，由转向辊转向之后进入工艺段的第一个槽体──碱清洗槽。碱清洗槽主要用于带钢的预清洗，利用热碱液湿润带钢表面并去除带钢表面油污。碱洗槽为立式槽，带2个转向辊和1个沉没辊，带钢从第一个转向辊向下运行到立式槽内，再通过立式槽最下面的转向辊转向，向上到第二个转向辊将带钢送出槽体。整个立式槽内浸满了碱液，碱液温度为65 ℃～70 ℃，碱液浓度为1%～2%，碱液压力为0.4 Mpa。带钢从碱清洗槽出来就进入到碱刷洗槽，碱刷洗槽使用刷辊和喷射梁喷射碱液清除带钢表面油污、铁粉等杂质。碱刷洗槽出口设1对挤干辊。同样，碱刷洗槽内的碱液温度和浓度和碱洗槽的一样，碱刷洗槽内上下个分布了4个喷射梁每个喷射梁上有13个扁平式不锈钢喷嘴，靠这些喷射梁和喷嘴来提供0.5 MPa的碱液压力来冲洗带钢的上下表面，在冲洗的同时，上下各两根刷辊以768 r/min的速度逆向刷洗带钢的上下表面。碱清洗槽和碱刷洗槽之所以能够实现正常清洗工作，是靠各自的循环系统提供依托，循环系统由碱液循环罐、泵、阀、过滤器、配管、相应的检测仪表及控制系统等组成。碱液循环罐中加水将浓碱液配制成浓度为1～2%的碱洗液，经蒸汽换热器间接加热到65 ℃～70 ℃后用循环泵打入碱洗槽浸泡和碱刷洗槽刷洗带钢，使用后的碱液回收循环罐中，循环使用。刷洗后的带钢进入电解清洗槽，此槽为立式槽，不锈钢材料制作，内壁衬橡胶板。槽内设有2根转向辊兼做接地辊，1根沉没辊，出口侧设有1对挤干辊。槽内设2对电极。电解槽的结构尺寸和碱清洗槽一模一样，只是立式槽内部多了两对电极板，板带从极板之间穿过，极板通过正负极的不断变化能够进一步清洗带钢表面的油污和铁粉。

图2 电解清洗槽示意图

电解槽内的碱液温度为75 ℃～80 ℃、碱液浓度为2%～5%、碱液压力为0.4 MPa、电解时间为0.5 S、电流密度为15 A/m²。水刷洗槽位于电解清洗槽出口水喷洗槽入口，它与碱刷洗槽的结构尺寸相同，只是介质由碱液变成了热水，通过刷辊的刷毛刷洗和热水冲洗，进一步去除带钢表面上留下的浮油和碱液。热水温度为65 ℃～70 ℃、压力为0.5 MPa。板带经过水刷洗槽后，带钢表面的浮油和残留碱液已经基本洗掉，但还不够干净，需要进一步的漂洗，位于水刷洗槽出口的水漂洗槽的作用就是使用热水喷洗刷洗后的带钢表面，水漂洗槽为卧式槽，分2级漂洗。槽内设有热水喷管、挤干辊等，2级漂洗之间设1对挤干辊，出口设2对挤干辊。水漂洗槽的介质为脱盐水或冷凝水，温度为70 ℃～75 ℃、压力为0.5 MPa，需要提到的是第二级漂洗水要求的是相当干净的，电导率要小于20 µm，否则对板带表面质量影响很大。同样，电解槽、水刷洗槽和水漂洗槽也都有各自的循环系统。板带经过了水刷洗槽及水漂洗槽后，前端工序在表面残留的碱液及脏东西就已经洗净，进入烘干区。烘干区域分为两部分组成：吹边装置和热风干燥系统。吹边装置主要功能就是将板带通过挤干辊后残留的水吹干。吹干后进入热风干燥系统，热风干燥系统是将带钢表面清洗段出口处残留在带钢表面的水分吹干，系统主要设备由组合式热风干燥器、空气热交换器、送风机组成。它的流程如下：车间内空气→送风机→空气热交换器→组合式热风干燥器。从热风干燥系统出来，板带的表面处理工作就完成了。接下来进入纠偏辊，纠偏辊用于检测并纠正清洗段带钢的跑偏现象。纠偏辊同时也起到转向的作用，将板带从平台上转到平台下的2号张力辊。从2号张力辊起依次是出口分切剪、出口废料输出、出口转向夹送辊和出口穿带台，这些设备的结构形式和作用同入口。板带通过出口转向夹送辊和出口穿带台，进入到卷取机。卷取机位于出口钢卷车尾端正上方,用于将带钢缠绕成钢卷，并与2号张力辊一起控制出口段的张力。卷取机有一个重要的组成部分，就是皮带助卷器，位于卷取机上方，用于将穿带导板台运送的带钢头部缠绕在卷筒上。卷取机和开卷机一样都有一个外支撑来支撑芯轴。卷好的钢卷由出口钢卷小车运到称重装置上。称重装置位于出口钢卷鞍座前，称量钢卷的重量，并将测量数据传输给过程计算机进行统计和报表打印。再由钢卷小车将钢卷运到出口鞍座上进行打捆，最后将钢卷运到翻卷机上，用于将轧后脱脂和未脱脂的钢卷由卧卷翻成立卷，便于装载到罩式炉中退火。带钢在碱液喷淋，刷洗的过程中，将产生大量的碱雾废气。为了排除这部分有害气体，设置一套碱雾净化排放系统

[1]严志芳,程保权.初中化学基础知识.北京:北京教育出版社,2008（5）.

[2]王海林,张振林.冷轧带钢电解清洗设备的设计与实践.轧钢,2009.26（2）:51～53.

[3]王业科.冷轧带钢电解碱洗工艺及设备.轧钢,2001,18（3）:30～32.

[4]李九岭,汪晓林,郑洪道.冷轧带钢脱脂机理.轧钢,2006,23（5）:39～42.

齐婷婷）