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        技術支持

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        冷軋薄板連續電鍍鉻機組的簡要介紹

        引言 

               食品包裝行業大多采用鍍錫板進行包裝,但由于我國是錫資源稀缺的*,鍍錫板的價格較高,為此尋求鍍錫板的替代品是食品包裝行業所迫切需要解決的問題,根據國外的發展經驗,鍍鉻板(TFS)是較佳的選擇。鍍鉻板與鍍錫板相比具有鍍層薄、附著力好、耐蝕和良好的印刷性等特點,因此該種板材在國外已有30余年的應用歷史,鍍鉻板在我國尚屬于起步階段,目前僅有少數企業能生產鍍鉻板,且其基板全部由韓國浦項和日本JFE進口提供,其產量有限,因此限制了鍍鉻板的消費和使用。 
               為適應國內市場對鍍鉻薄板的需求,某公司冷軋薄板廠于2005年開始建設TFS連續電鍍鉻機組,該機組是某公司*條鍍鉻機組,也是目前國內速度較快、規格較薄、工藝起首進的鍍鉻板專用生產線。該電鍍機組于2007年底建成并投入試運行,至今已運行了將近3年的時間,該電鍍鉻機組能夠生產較大寬度為1050mm的鍍鉻板,實際生產能力已超過原設計的20萬噸/年。機組的現場形貌如圖1所示。

        該機組選用“兩步法”工藝和含氟化物型鍍液。主要工藝為:冷軋薄帶鋼首先在高濃度CrO3一步液中鍍金屬鉻、再在低濃度CrO3二步液中鍍氧化鉻,這樣可獲得厚度理想且均勻的鉻層和氧化膜。該鍍鉻工藝允許的電流密度大、Cr沉積效率較高,適合高速機組生產,該機組的技術參數如表1所示。

        鍍鉻機組的組成與鍍錫機組十分相似,可分為入口段、工藝段和出口段,但其具有一定的特殊性,本文將對冷軋薄板廠的TFS機組構成作一個簡單的介紹,以供國內同行參考。 

        1 入口段 

        入口段包括上卷和卸卷、傳帶、焊接和活套等工序,所有工作實現完全自動化,套筒和尾卷也可以自動卸下。 

        1)開卷機 

        采用懸臂漲縮式卷筒結構。卷筒通過旋轉油缸可以漲開和收縮,它由四塊扇形板、帶有斜鍥面的滑動銅板、空心軸、拉桿等組成。第二套開卷機輪流作業。 

        2)焊機 

        帶鋼經雙層剪切除不合要求的頭部后,帶鋼頭部停留在焊機入口前面,待前鋼卷生產完后,在焊機處將前行鋼卷帶尾和后行鋼卷帶頭焊接起來,使生產線連續運行。 

        焊機采用窄搭接滾壓焊機,搭接量的設置根據帶鋼的厚度進行調整,v焊接約15m/min,在帶鋼中心線上,離焊縫80mm的位置進行沖孔,以便焊縫檢測裝置探知焊縫的位置,方便對帶鋼進行自動跟蹤。焊縫的焊接質量主要通過檢測焊接溫度,在下焊輪處安裝有一個溫度探測器用于檢測焊接時的焊接溫度,對于焊接溫度沒有處在允許范圍內的焊縫,焊機將自動報警,進行重焊。

        在焊機操作中,為每種規格的鋼卷預先設置了焊接參數,包括鋼卷硬度等級、規格及搭接量。因此,操作人員可以對每種鋼卷進行自控焊接,不需要手動操作。 

        3)圓盤剪和廢邊卷取機 

        圓盤剪是將帶鋼從某一寬度向設定寬度連續剪切的機械裝置,其剪刀由安裝在帶鋼兩側的上下兩片刀組成。圓盤剪型式為雙刀頭旋轉式結構,主要由固定底座、滑動底座、開口度調整裝置、主傳動裝置、機架回轉裝置及圓盤剪本體(機架、連接軸、離合器、刀架箱、重疊量調整裝置、側間隙調整裝置)等組成。除固定底座和寬度調整裝置以外,其余均可分為操作測和傳動測兩部分,兩部分的結構和功能完全相同,左右對稱。正確調節刀片的間隙和刀片的重疊量,對于延長刀刃的使用壽命和保證帶鋼的切邊質量是非常重要的。

        在圓盤剪切邊過程中,為保證邊絲不被帶入鍍鉻機組,劃傷鍍槽內的膠輥,在圓盤剪處增加了溜槽。 

        4)壓毛刺機 

        圓盤剪切邊時,在帶鋼邊部會留下毛刺,若邊部存在的毛刺進入電鍍機組,會增加膠輥的磨損,膠輥磨損的磨屑進入到鍍液中會污染鍍液,影響到鍍層的質量,為此帶鋼剪邊后,用一臺壓毛刺機將帶鋼邊部的毛刺輾平。壓毛刺機由一個具有轉向輥功能的支撐輥和分別在工作側和傳動側的壓毛刺輥組成。壓毛刺輥螺旋壓下,壓下量通過彈簧進行調節,并可由氣缸快速打開。其壓毛刺效果主要由帶鋼邊緣的壓入量及毛刺輥壓力有關。

        5)入口活套 

        入口活套為垂直活套,用于儲存入口段鋼卷切換時間所需要的鋼卷長度存儲量,能夠滿足工藝段較大速度的需要量。入口降速、焊接、鋼卷切換和入口加速等順序控制完全自動化。入口活套由安裝在底部的固定輥、安裝在活套小車上的移動輥、移動小車和提供帶鋼張力的驅動裝置(馬達,減速器,卷輪)以及支撐頂部機械裝置的鋼結構組成?;钐姿扔?4個固定輥,22個活動輥,這些輥子的表面都鍍鉻,輥型為梯形凸輥,防止帶鋼跑偏。另外,在兩個小車中間設有糾偏輥,將帶鋼糾偏到正常位置?;钐姿b有極限位置保險裝置,防止小車與活套相撞。 

        2 工藝段 

        1)拉矯機 

        鍍鉻成品板要求在任何條件下都保持帶鋼的平直度,特別是對于極薄規格的產品,不僅要使生產出的卷材表觀平直,而且要保證長度方向上彎曲極小且切板后仍能保持平直。也就是說,在得到這種彎曲極小的帶鋼的同時,還必須使其殘余內應力低而均勻,這樣才能確保鋼板在后道工序如橫切、縱切以及沖切后仍保持平直,實現這一功能的重任落在拉矯機的身上。拉矯機安裝在工藝段的入口,保證帶鋼良好的平直度,才可以使工藝段獲得穩定的高速度和高質量的電鍍層。此外,該拉矯機不僅可以~C翹,也設置了~L翹的多輥單元。為滿足不同運行模式的要求,該拉矯機設置有三種運行模式,即使用(延伸率控制)、不使用(張力控制)及釋放模式(焊縫通過拉矯機時)。 

        2)電鍍 

        TFS機組電鍍鉻采用的是二步法,該方法是先在鉻酐質量濃度較高的鍍鉻液(150g/L)中沉積一層金屬鉻(δ為0.01~0.02μm),再在較低鉻酐質量濃度(50g/L)的鍍液中沉積一層鉻的水合氧化物(δ為0.015~0.030μm),從而獲得具有良好耐腐蝕性和印刷性能的鍍鉻層。

        鍍鉻槽由1個預浸槽4個鍍鉻槽組成,在鍍鉻槽的后面,設置了2個回收槽,回收槽將鍍液回收,通過清洗來防止電鍍溶液被帶出。圖2為鍍鉻段工藝示意圖。

        鍍氧化鉻段由1個預浸槽1個電鍍槽和3個沖洗槽組成。鍍氧化鉻段是鍍鉻工藝的較終環節,需要徹底~板面,因此3號沖洗槽采用的是去離子水,而1#沖洗槽內的鉻離子質量濃度控制在30g/L以下,以確保鍍層質量。

        為滿足連續電鍍和鍍液強腐蝕的特性,電鍍陽極板采用鉛-錫合金,為了使帶鋼邊部不產生增厚的鍍層,陽極板除有效面積外全部用3mm厚的玻璃鋼包制,圖3為陽極板結構示意圖。為防止槽電壓的上升,極板的安裝保持一定的傾斜度,極板與帶鋼之間的距離在40~50mm之間。

        由于鍍液的強氧化性,陽極板表面的鉛-錫合金會被氧化,生成的氧化物會從陽極表面脫落污染鍍液,因此采用陽極護套。在鍍鉻機組中,鍍液的強氧化性會對與鍍液接觸的材料產生嚴重腐蝕,因此在電鍍段采用大量的防腐蝕材料和防腐蝕技術,包括電極板、管道、槽體,防止CrO3和氟化物的腐蝕。

        3)靜電涂油機

        靜電涂油機通過旋轉式霧化器將油霧化,霧化器與高壓供電連接在一起,使霧化的油粒子帶上電荷。在旋轉式霧化器的作用下,油微粒形成一個均勻的分散煙霧,由于同性電荷排斥和異性電荷吸引的原理,煙霧中帶電粒子和接地帶鋼之間形成靜電引力,霧化油被吸附到移動的帶鋼上。霧化油的均勻性保證了在整個帶鋼寬度上的均勻沉積。涂油裝置利用壓力泵供油,每個噴霧器噴出*的涂油量,而且流量控制與帶鋼速度成比例。

        3 出口段

        1)出口活套

        出口活套用于儲存出口段鋼卷切換時間所需要的鋼卷長度存儲量,能夠滿足工藝段較大速度的需要量。出口降速、鋼卷切換和出口加速等順序控制完全自動化。

        2)表面缺陷檢查

        帶鋼表面缺陷檢查儀安裝在電鍍鉻出口段。該設備可以識別帶鋼表面不同的缺陷,包括白點、淬水斑、木紋、劃傷及凹坑。該設備基于多功能高速照相機和快速圖像處理能力。另外,還能自動儲存缺陷數據,包括各種缺陷的位置信息等可以識別。

        3)出口鋼卷處理

        出口段帶鋼剪切由滾筒剪實施,包括樣品取樣和分卷。飛剪可以240m/min的速度進行分卷,以100m/min的速度進行剪切焊縫和取樣。剪切長度和剪切數量還可以自由設定,樣品采用電磁皮帶分選,被集中收集在樣品箱內。在出口處安裝了兩套卷取機,卸卷、傳帶及通道選擇完全自動化,包括卷取鋼卷的套筒也可以自動裝上。

        4 電氣和自動化

        電鍍鉻機組配置了從L0到L3的自動化系統,L0覆蓋傳動、能源供給和介質測量。其數據經過處理形成易于在HMI上操作的格式固定的有效數據,例如張力、電鍍電流及軟熔溫度等狀態信息。1級機上的信息集中存儲在線提供給2級機使用,使整個生產過程的質量能自動控制。3級機根據用戶的需求,控制全廠的生產,包括安排生產計劃、進度和及時交貨。通過這種方式,跟蹤生產的整個流程,不僅滿足更高的質量需求,而且可以完成連續生產的任務。

        5 ~和環保

        電鍍鉻機組在設計過程中首要考慮的是環境友好性的問題,對操作員工的~和健康及環境保護作了充分的考慮。整個電鍍系統在密封的環境下進行,槽蓋采用密封設計,電鍍過程產生的煙霧可以被廢氣系統排出,槽內保持一定的負壓。各種化學原料集中管理,配置采用自動化操作,鍍液成分的控制也自動實現,電鍍機組產生的廢液全部排放到能介車間集中統一處理。較大程度降低鉻對操作人員的危害,以及對環境的污染。

        6 結論

        某公司冷軋薄板廠TFS機組于2007年底完成調試工作,機組的平均速度為400~450m/min,達到了設計的要求。但由于鍍液的強氧化性,機組在實際運行中出現了一些對產品質量有重大影響的問題,經工廠技術人員和國內高校及科研機構的共同協作攻關,目前機組能穩定生產,產量達到設計能力,產品的質量滿足用戶要求,產品已出口到多個*。

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