目前國際上普遍采用中性電解技術去除不銹鋼表面的鐵鱗。氧化皮在電流的作用下強制溶解,處理速度快,效率高,表面“酸洗”質量好。


1. 硫酸鈉電(dian)解除鱗原(yuan)理


一般采用20%的硫酸鈉(Na2O4)溶液,溫度85℃,pH5~7,控制六價鉻離子含量3~5g/L,陰極電流密度10~14A/dm2,陰極處理時間10~12秒。


a. 電(dian)極板表(biao)面發生的電(dian)化學(xue)反(fan)應如下:


   硫酸鈉在水中電離: Na2SO4 == 2Na++SO2-4


  在陰極(ji)上鈉(na)離子接收電子,水解放出氫氣和(he)氫氧化鈉(na)。


    2Na++2e+2H2O == H2↑+2NaOH


 陽極上則SO2-4放出電子,表面生成硫酸,并放出氧氣,腐蝕性強,材質采用高硅鑄鐵。


  SO2-- 2e +H2O == H2O+1/2O2


 陽極表面層液的腐蝕性強(qiang),要采用高硅(gui)鑄(zhu)鐵(tie)。在(zai)電解過程中同(tong)時有氫氣(qi)和氧(yang)氣(qi)放(fang)出(chu),應防范產生電火花,以免(mian)產生爆鳴。


 b. 陰極區(qu)鋼(gang)板表面的(de)鐵鱗(lin)的(de)除去


 不銹鋼帶上的鐵鱗即氧化鐵(Fe2O3)作為相對陽極,被表面生成的硫酸發生化學溶解,同時被氫氣沖擊、撕裂和攪拌,加速溶解成三價鐵離子,加速作用很重要,使基體金屬避免發生過腐蝕現象,反應式如下:


 Fe2O3+3H2SO4 == Fe2(SO4)3+3H2O


 而Fe2(SO4)3中的三價鐵離子又會與陰極表面生成的氫氧離子生成氫氧化鐵沉淀,應及時排走,以免堵塞通道,影響電解效率,反應為:


  Fe3++3OH== Fe(OH)3


 不銹鋼表面鐵鱗中含有氧化鉻成分(Cr2O3),溶解后生成三價鉻離子,部分形成氫氧化鉻[Cr(OH)3沉淀,隨氫氧化鐵沉淀而被排除,部分三價鉻被生成的氧原子氧化而形成六價鉻離子(CrO2-4)留在溶液中,六價鉻離子的含量控制在3~5g/L。



2. 硫(liu)酸鈉電(dian)解除鱗(lin)的(de)影響因素


 a. 硫酸鈉濃(nong)度(du)


  以20%濃度為佳,隨著硫酸鈉濃度的提高,溶液電阻減小,導電性增強,電解效率提高,但濃度超過25%,溶液溫度下降時易造成硫酸鈉結晶析出,堵塞管路和換熱器,損壞閥門、水泵。故停止生產時,首先要排出電解液,硫酸鈉濃度可用比重計控制在1.18~1.20g/cm3,大致在20%上下。


 b. 溶(rong)液溫度


 為(wei)了保持(chi)硫酸鈉有足夠的溶解度,電解液(ye)應保持(chi)在(zai)(zai)較(jiao)高的溫(wen)度下運(yun)轉(zhuan),一般控制(zhi)在(zai)(zai)80~85℃,溫(wen)度過(guo)高,水分(fen)蒸發量大,而且(qie)熱(re)能損耗過(guo)大,并不合算(suan)。


 c. 溶液pH 


  溶(rong)液(ye)酸性過大(da),如pH<3,優先使金屬基體溶(rong)解,鐵(tie)鱗溶(rong)解減慢;堿性過大(da),如pH>10時(shi),優先發生(sheng)(sheng)析氧反應(ying),鐵(tie)鱗溶(rong)解速率(lv)也減慢。但在化學反應(ying)中,溶(rong)液(ye)中的鐵(tie)離(li)子(zi)與氫氧根(gen)離(li)子(zi)結合,生(sheng)(sheng)成氫氧化鐵(tie)不(bu)斷排出,溶(rong)液(ye)隨著反應(ying)的進行,不(bu)斷消(xiao)耗(hao)氫氧根(gen)離(li)子(zi)pH逐漸減低,為了保持pH在中性即pH在5~7,必須(xu)按pH變化及時(shi)補(bu)充氫氧化鈉(na),以保持pH在5~7之(zhi)間。


 d. 電流(liu)密度


  隨(sui)著電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)度(du)(du)的(de)(de)增大,除(chu)鱗速度(du)(du)加(jia)快。圖(tu)2-6為(wei)冷(leng)軋(ya)304不(bu)銹(xiu)鋼電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)度(du)(du)與鐵鱗去(qu)除(chu)效果(guo)的(de)(de)關系。電(dian)(dian)(dian)(dian)解時間為(wei)10秒(miao),由圖(tu)2-6可見(jian),隨(sui)著電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)度(du)(du)的(de)(de)增加(jia),鐵鱗共降效果(guo)明顯提(ti)高(gao)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)度(du)(du)提(ti)高(gao)到15A/dm2以后,除(chu)鱗效果(guo)沒有明顯的(de)(de)變化。電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)度(du)(du)過(guo)大,會加(jia)大電(dian)(dian)(dian)(dian)極板的(de)(de)消耗。實際生產中,根(gen)據(ju)鋼種的(de)(de)不(bu)同,電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)度(du)(du)選為(wei)10~15A/d㎡2,一般AISI300系列不(bu)銹(xiu)鋼電(dian)(dian)(dian)(dian)解電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)度(du)(du)值比 AISI400系列要(yao)高(gao)一些(xie)。


 e. 電解(jie)液(ye)循環


 電(dian)(dian)解(jie)液中(zhong)電(dian)(dian)極表面反(fan)應(ying)物(wu)(酸和(he)堿)不斷補充(chong)到不銹鋼表面上,在其表面上生成的(de)氫氧化鐵(tie)不斷地(di)排(pai)到電(dian)(dian)解(jie)液中(zhong),產生的(de)氣泡及(ji)時(shi)(shi)排(pai)走(zou),可加快除鱗速度,電(dian)(dian)解(jie)液循環(huan)流(liu)量(liang)應(ying)保持槽內液體(ti)每(mei)小時(shi)(shi)至少更換8~10次,使溶液循環(huan)流(liu)量(liang)保持紊流(liu)的(de)效果最好(hao)。合理地(di)設計酸槽結構,使電(dian)(dian)解(jie)液利用泵(beng)力從(cong)槽體(ti)兩側直接(jie)噴射到鋼板和(he)電(dian)(dian)極表面,將電(dian)(dian)解(jie)產物(wu)及(ji)時(shi)(shi)沖刷。


 f. 板極間距


 實際生(sheng)產中,根(gen)據帶鋼(gang)板(ban)厚度調(diao)整電極間距,間距越小,電流效(xiao)率越高,但鋼(gang)帶易碰到(dao)電極板(ban),產生(sheng)劃傷,上下電極間距以200~300mm為好。


  ①. 電(dian)(dian)壓(ya)降(jiang)與鋼帶(dai)(dai)厚度(du)的關系(xi)見圖2-7。鋼帶(dai)(dai)越(yue)厚,帶(dai)(dai)鋼電(dian)(dian)阻(zu)(zu)越(yue)小;電(dian)(dian)極間(jian)(jian)距減小,極板間(jian)(jian)硫酸(suan)鈉溶液的電(dian)(dian)阻(zu)(zu)減小,在(zai)電(dian)(dian)解(jie)電(dian)(dian)流(liu)不變時,系(xi)統電(dian)(dian)阻(zu)(zu)減小,電(dian)(dian)壓(ya)降(jiang)低。


圖2-7.jpg


  ②. 電(dian)極間距和鋼帶厚(hou)度(du)對(dui)節能的影響見圖(tu)2-8。由于電(dian)壓(ya)降低,因電(dian)阻(zu)產(chan)生的放(fang)熱無用功也減(jian)少,從(cong)而提高整個系統的電(dian)解效率,即產(chan)生了節能效果。



3. 不銹鋼電解除(chu)鱗的工藝設備(bei)


 圖2-9為硫酸鈉電解加熱循環系統工藝原理圖:鋼帶借助膠輥輸送入電解槽中,移動速度按電解處理時間10~12秒計電解槽中布置有陰極和陽極,由電解整流器送入電流至陽極板和陰極板上,陰極電流密度為10~14A/d㎡。固體硫酸鈉(Na2SO4)直接倒入循環罐內,加水攪拌溶解,稀釋成20%濃度,用循環泵經過濾器、換熱器,出口設有溫度傳感器,加熱到85℃溫度時,自動控制氣動閥,溶液由循環泵泵入電解槽循環使用,循環泵流量200m3/h,揚程30m,上下電極間距根據鋼帶板形控制在200~300mm之間。電解產生的鐵鱗或氫氧化鐵等污泥沉積在循環罐錐形底部,通過自動排污系統排出,進行分離處理,清液回收利用。電解槽和電極板每隔10天左右清理沖洗一次,以免堵塞。


圖2-9.jpg



4. 電解除鱗技術(shu)安(an)全與經(jing)濟(ji)效(xiao)益


 生產高質量不銹鋼板,采用中性電解除鱗技術,不銹鋼制作的質量有大幅提高,極大地提高了市場競爭力,雖然設備復雜,投資運行成本高,但還是以電解除鱗安全,鋼帶表面質量好而合算,經濟效益高。