鈍化液在鞍鋼天鐵酸洗機組的應(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

鞍鋼天鐵酸軋機組屬于連續(xù)性生產(chǎn)機組，年產(chǎn)能達(dá)150萬t。保證機組連續(xù)性生產(chǎn)是保證帶鋼表面質(zhì)量的前提。機組停機會導(dǎo)致帶鋼表面缺陷增多，機組運行前期會使帶鋼表面產(chǎn)生很多物理性損傷。機組停車時，帶鋼在酸洗機組酸洗段、漂洗段停留時間過長或帶鋼低速通過酸洗機組酸洗段、漂洗段時，會在帶鋼表面產(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)鍍鋅加工時因銹斑點附著力下降造成脫鋅現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品等級及質(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，可有效減少或阻止酸液對金屬的侵蝕。鈍化液用于金屬表面在儲存、運輸過程中的保護(hù)。鈍化液在發(fā)揮金屬表面保護(hù)作用的同時，還應(yīng)該具備劑量小、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等特點。

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會降低到最小。

（4）最大限度減少表面污點，將表面光潔度提高30%。

2.3 鈍化液作用機理

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個酸洗槽和5個漂洗槽組成。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組由于設(shè)備、電氣等原因?qū)е聶C組停機，致使帶鋼長時間停留在漂洗段內(nèi)，帶鋼表面就會產(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)備故障造成機組停機或降速運行時帶鋼表面產(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

酸軋機組每次起車前在酸洗段3號槽和漂洗槽喂入鈍化液，保證由于機組減速運行或停機時帶鋼在酸洗段和漂洗段長時間停留后的表面質(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組停機產(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，在機組停機后重新啟動時停機銹斑有改善，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。經(jīng)過軋機的放大作用，此斑點被明顯放大，嚴(yán)重影響表面質(zhì)量。經(jīng)過多次實驗發(fā)現(xiàn)，鈍化液喂入后，必須對酸洗工藝進(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)，帶鋼表面的停機銹斑得到了改善，泡沫狀斑點消除，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 停機銹斑實驗對比

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

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

表1 實驗前數(shù)據(jù)（2012-04-23）

表2 實驗后數(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，有效抑制了由于機組停機或是緩速運行時帶鋼長時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，酸洗機組停機數(shù)小時后重新啟動機組后，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，酸洗機組停機數(shù)小時后重新啟動機組后，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、氮氣、二氧化碳、水蒸氣等低分子化合物。因此，在與帶鋼反應(yīng)時（600～700℃），鈍化液被分解，擴(kuò)散，所以不會對設(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，因此鈍化液也不會對后道工序造成影響。

（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，周圍會產(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指杏纱植谧優(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間停留時，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.