鈍化液在鞍鋼天鐵酸洗機(jī)組的應(yīng)用

陳春鵬

（天津鞍鋼天鐵冷軋薄板有限公司技術(shù)質(zhì)量部，天津300301）

1 引言

鞍鋼天鐵酸軋機(jī)組屬于連續(xù)性生產(chǎn)機(jī)組，年產(chǎn)能達(dá)150萬t。保證機(jī)組連續(xù)性生產(chǎn)是保證帶鋼表面質(zhì)量的前提。機(jī)組停機(jī)會(huì)導(dǎo)致帶鋼表面缺陷增多，機(jī)組運(yùn)行前期會(huì)使帶鋼表面產(chǎn)生很多物理性損傷。機(jī)組停車時(shí)，帶鋼在酸洗機(jī)組酸洗段、漂洗段停留時(shí)間過長或帶鋼低速通過酸洗機(jī)組酸洗段、漂洗段時(shí)，會(huì)在帶鋼表面產(chǎn)生不同程度的銹斑痕跡。由于缺陷在連續(xù)生產(chǎn)的帶鋼中部，不能切除，導(dǎo)致后續(xù)鍍鋅加工時(shí)因銹斑點(diǎn)附著力下降造成脫鋅現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品等級(jí)及質(zhì)量。因此，為了提高帶鋼表面質(zhì)量，降低銹斑缺陷，在酸洗機(jī)組生產(chǎn)工藝中應(yīng)用了鈍化液，保障了產(chǎn)品質(zhì)量，為企業(yè)創(chuàng)造了利潤。

2 鈍化液

鈍化液是一種化學(xué)物質(zhì)。當(dāng)將很小劑量的鈍化液添加到酸洗液中時(shí)，可有效減少或阻止酸液對(duì)金屬的侵蝕。鈍化液用于金屬表面在儲(chǔ)存、運(yùn)輸過程中的保護(hù)。鈍化液在發(fā)揮金屬表面保護(hù)作用的同時(shí)，還應(yīng)該具備劑量小、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。

2.1 鈍化液主要物理指標(biāo)

鈍化液性質(zhì)為淡黃色液體，密度為（@25°C），約1.1 g/cm3，pH 值在 5～6（100 g/L 水）之間，溶性是非常易溶解，耐溫90℃。

2.2 鈍化液的作用

（1）減少酸液對(duì)金屬的直接腐蝕，避免金屬表面出現(xiàn)腐損疤和氫氣泡疤。

（2）有效抑制酸霧產(chǎn)生，減少酸洗過程中氫氣溢出導(dǎo)致的酸液噴濺。減少酸液消耗量，改善酸液反應(yīng)。

（3）將金屬因被氫化而變脆的機(jī)會(huì)降低到最小。

（4）最大限度減少表面污點(diǎn)，將表面光潔度提高30%。

2.3 鈍化液作用機(jī)理

鈍化液是通過電化學(xué)反應(yīng)，形成“保護(hù)膜”起作用的。在酸洗過程中，金屬表面會(huì)形成陰極和陽極區(qū)域。鈍化液以離子的形式存在。這些離子被金屬表面帶相反電荷的區(qū)域吸附并聚集在帶鋼表面，形成保護(hù)膜，抑制帶鋼中鐵離子與酸液的反應(yīng)，并阻擋電子和鐵離子脫離帶鋼表面，抑制了鐵離子溶解。在帶鋼表面就形成并保持了高濃度的氫離子，其迅速而有效地與帶鋼表面氧化層反應(yīng)，加快了酸洗速度。

2.4 鈍化液的喂入工藝

鈍化液喂入位置：第3個(gè)循環(huán)槽和漂洗槽；

鈍化劑喂入濃度：0.5～1 g/L；

漂洗水溫度：40～50 °C；

壓力：0.4 MPa。

3 鈍化液的應(yīng)用

酸洗段由3個(gè)酸洗槽和5個(gè)漂洗槽組成。目的是通過酸洗段內(nèi)的鹽酸酸液將帶鋼表面的氧化鐵皮去除，然后通過漂洗水清洗帶鋼表面的殘留鹽酸。

3.1 帶鋼經(jīng)過酸洗段易產(chǎn)生的缺陷

經(jīng)過酸洗、漂洗、烘干的帶鋼表面應(yīng)該是銀白色的，但是由于酸洗速度較低或是機(jī)組由于設(shè)備、電氣等原因?qū)е聶C(jī)組停機(jī)，致使帶鋼長時(shí)間停留在漂洗段內(nèi)，帶鋼表面就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的銹斑和輕微的銹蝕，嚴(yán)重影響了帶鋼表面質(zhì)量，對(duì)后期的銷售帶來了極大的影響。

3.2 鈍化液的喂入過程及產(chǎn)生的問題

為提高酸洗后帶鋼表面清潔度，減少由于人為或設(shè)備故障造成機(jī)組停機(jī)或降速運(yùn)行時(shí)帶鋼表面產(chǎn)生的銹斑缺陷[1]，在漂洗段添加鈍化液是有效的解決方法。鈍化液的添加可以提高帶鋼表面光潔度；提高生產(chǎn)效率，加快金屬基體表面氧化層的溶解；提高經(jīng)濟(jì)效益，改善勞動(dòng)環(huán)境，減少硅泥30%以上，避免管路堵塞。

3.2.1 鈍化液的喂入過程

酸軋機(jī)組每次起車前在酸洗段3號(hào)槽和漂洗槽喂入鈍化液，保證由于機(jī)組減速運(yùn)行或停機(jī)時(shí)帶鋼在酸洗段和漂洗段長時(shí)間停留后的表面質(zhì)量。在鈍化液的喂入過程,酸洗工藝數(shù)據(jù)要做相應(yīng)的調(diào)整進(jìn)行配合，使鈍化液充分發(fā)揮其作用，減緩帶鋼的腐蝕速度。喂入鈍化液后要使其與酸液、漂洗水在一定的溫度下進(jìn)行充分混合，達(dá)到最佳的配比狀態(tài)；調(diào)整酸洗槽出入口的壓力及側(cè)噴泵的流量來控制鈍化液量[2]。3.2.2 鈍化液喂入后產(chǎn)生的問題及改進(jìn)措施

鈍化液喂入后從根本上解決了由于機(jī)組停機(jī)產(chǎn)生的銹斑的問題。但是起初的效果并不理想，而且還產(chǎn)生了新的問題，在機(jī)組停機(jī)后重新啟動(dòng)時(shí)停機(jī)銹斑有改善，但是沒有達(dá)到預(yù)期的效果，仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)帶鋼表面有明顯泡沫狀斑點(diǎn)。經(jīng)過軋機(jī)的放大作用，此斑點(diǎn)被明顯放大，嚴(yán)重影響表面質(zhì)量。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鈍化液喂入后，必須對(duì)酸洗工藝進(jìn)行精確調(diào)整以適應(yīng)鈍化液，使鈍化液在酸洗漂洗槽內(nèi)達(dá)到一個(gè)理想的比值，發(fā)揮其應(yīng)有的作用。具體改進(jìn)措施如下：

（1）酸液溫度的最高值就是酸洗模型設(shè)定的計(jì)算值。一般設(shè)置為86℃，最低值設(shè)置為80℃。

（2）紊流酸洗槽入口側(cè)的最高壓力控制在0.4 MPa，最低的壓力控制在0.05 MPa。

（3）紊流出口側(cè)的最高壓力控制在0.4 MPa，最低的壓力控制在0.15 MPa。

（4）側(cè)噴泵的最大流量一般為90 m3/h，最小流量為30 m3/h。

經(jīng)過以上改進(jìn)，帶鋼表面的停機(jī)銹斑得到了改善，泡沫狀斑點(diǎn)消除，帶鋼表面的質(zhì)量達(dá)到了理想的狀況。

4 鈍化液喂入后帶鋼表面質(zhì)量效果

4.1 停機(jī)銹斑實(shí)驗(yàn)對(duì)比

酸洗機(jī)組停機(jī)數(shù)小時(shí)后觀察鈍化液喂入前停機(jī)銹斑：在機(jī)組停機(jī)數(shù)小時(shí)后，進(jìn)行后退帶鋼20 m的操作后機(jī)組啟動(dòng)，在漂洗段停機(jī)銹斑還是明顯；酸洗段停機(jī)銹斑中部留有較輕的痕跡。

酸洗機(jī)組停機(jī)數(shù)小時(shí)后觀察鈍化液喂入后停機(jī)銹斑：在機(jī)組停機(jī)數(shù)小時(shí)后，沒有進(jìn)行后退帶鋼操作，直接啟動(dòng)機(jī)組，在漂洗段停機(jī)銹斑依舊明顯，且表面紅色銹跡面積較大；酸洗段停機(jī)銹斑消失，帶鋼中部沒有銹蝕斑跡。鈍化液喂入后酸洗液化驗(yàn)參數(shù)對(duì)比見表1和表2。

表1 實(shí)驗(yàn)前數(shù)據(jù)（2012-04-23）

表2 實(shí)驗(yàn)后數(shù)據(jù)（2012-04-24）

通過喂入酸洗鈍化液，溶液中的游離子含量與亞鐵含量明顯降低，帶鋼的腐蝕速度得到了有效控制。

4.2 鈍化液喂入后效果

（1）喂入酸洗鈍化液前帶鋼表面呈暗紅色發(fā)黑，帶鋼表面摸上去粗糙，污跡嚴(yán)重。喂入酸洗鈍化液后，帶鋼表面呈亮白色，手感光滑，沒有污跡。因此酸洗鈍化液使得帶鋼表面質(zhì)量得到提高，帶鋼顏色更為均勻，清潔度得到改善。

（2）通過喂入酸洗鈍化液，有效抑制了由于機(jī)組停機(jī)或是緩速運(yùn)行時(shí)帶鋼長時(shí)間在酸洗槽和漂洗槽所產(chǎn)生的嚴(yán)重銹斑和輕微銹蝕。沒有喂入酸洗鈍化液前，酸洗機(jī)組停機(jī)數(shù)小時(shí)后重新啟動(dòng)機(jī)組后，從漂洗槽出口觀察帶鋼表面，見圖1。

通過喂入酸洗鈍化液后，酸洗機(jī)組停機(jī)數(shù)小時(shí)后重新啟動(dòng)機(jī)組后，從漂洗槽出口觀察帶鋼表面，如圖2所示。

圖1 喂入鈍化液前帶鋼表面圖

圖2 喂入鈍化液后帶鋼表面圖

喂入鈍化液后沒有出現(xiàn)銹斑和銹蝕現(xiàn)象發(fā)生。由此可知，酸洗鈍化液有效抑制了停機(jī)銹斑和過酸洗現(xiàn)象。

（3）鈍化液是由碳、氫、氮、氧各元素組成的有機(jī)化合物水溶化后的藥劑。加熱后水分蒸發(fā)，再繼續(xù)加熱至250℃以上，被分解成氨、氮?dú)狻⒍趸?、水蒸氣等低分子化合物。因此，在與帶鋼反應(yīng)時(shí)（600～700℃），鈍化液被分解，擴(kuò)散，所以不會(huì)對(duì)設(shè)備造成不良影響。鈍化液不揮發(fā)，無任何刺激氣味，通過酸洗后的水洗處理能被完全去除，因此鈍化液也不會(huì)對(duì)后道工序造成影響。

（4）酸霧現(xiàn)象得到改善，鈍化液喂入前帶鋼經(jīng)過酸洗槽和漂洗槽時(shí)，周圍會(huì)產(chǎn)生大量酸霧，使庫區(qū)中成品鋼卷表面以及磨輥間停放的輥系表面產(chǎn)生銹蝕，影響了產(chǎn)品質(zhì)量及輥系的磨削質(zhì)量。通過在酸洗機(jī)組生產(chǎn)工藝中喂入鈍化液，有效抑制了酸霧的產(chǎn)生，消除了庫區(qū)中成品鋼卷表面以及輥系表面銹蝕現(xiàn)象。

（5）通過喂入鈍化液，在軋機(jī)出口下線的帶鋼表面的平均反射率有了大幅度提高，平均粗糙度有了大幅度的下降。帶鋼表面顏色已經(jīng)由喂入鈍化液前的暗紅色變?yōu)榱涟咨?，手感由粗糙變?yōu)楣饣?/p>

（6）鐵損得到有效抑制，鈍化液喂入前帶鋼在酸洗槽與漂洗槽長時(shí)間停留時(shí)，帶鋼表面鐵離子與酸液反應(yīng)生成大量銹斑，造成帶鋼表面鐵離子損耗嚴(yán)重。通過喂入鈍化液，有效抑制了帶鋼表面鐵離子與酸液的反應(yīng)，降低了鐵離子損耗。

5 結(jié)束語

天津鞍鋼天鐵冷軋薄板有限公司在酸洗機(jī)組生產(chǎn)工藝中應(yīng)用酸洗鈍化液后，有效抑制了因帶鋼長時(shí)間停留在酸洗槽和漂洗槽所產(chǎn)生的嚴(yán)重銹斑和輕微銹蝕，提升了帶鋼表面光潔度，提高了帶鋼表面整體質(zhì)量。

[1]許恒軍.材料科學(xué)[M].北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，2001.

[2]陶映初.鋼鐵材料酸洗化學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，1993.