CN107419324A

CN107419324A - 一种用于带钢退火前清洗的环保型液体脱脂剂

Info

Publication number: CN107419324A
Application number: CN201710601567.8A
Authority: CN
Inventors: 徐笑; 邵辉; 苏云鹤
Original assignee: SHANGHAI PARKERIZING Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI PARKERIZING Co Ltd
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2017-07-21
Publication date: 2017-12-01

Abstract

本发明公开了一种用于带钢退火前清洗的环保型液体脱脂剂，在所述环保型液体脱脂剂施加于带钢表面后，所述带钢表面吸附有二氧化硅层。本发明所述的环保型液体脱脂剂，由于其为液体型脱脂剂，易于在生产过程中添加，从而便于实现自动化控制。此外，所述的环保型脱脂剂不采用含磷助剂，对环境造成的危害低，有很好的环境友好性。

Description

一种用于带钢退火前清洗的环保型液体脱脂剂

技术领域

本发明涉及一种脱脂剂，尤其涉及一种用于带钢退火前清洗的脱脂剂。

背景技术

冷轧带钢广泛应用于汽车、家电、机械、电子、化工、食品包装等行业，几乎涵盖了关乎国计民生的各行各业。国际钢铁工业发展实际表明，随着经济社会的发展，冷轧产品在钢铁消费中的比重在不断提高，并发挥着越来越重要的作用。

带钢冷轧过程中，为了减小带钢与轧辊之间的摩擦力，会向带钢与轧辊的接触面喷洒乳化液。在冷轧过程中，由于摩擦力的存在，会有铁粉从带钢及轧辊表面脱落。其中一部分铁粉进入乳化液，污染了乳化液，而另外一部分铁粉则残留在带钢表面。同时，乳化液也会有一部分残留在带钢表面。这些铁粉、乳化液混合在一起，牢固的附着在带钢表面，构成了带钢表面的主要污染物。带钢表面附着的铁粉、乳化液等污染物对后道的退火、镀层工艺是有害的，严重影响带钢的表面质量。

因而，在冷轧带钢在退火之前都要进行脱脂，以去除表面的污染物。

经过罩式炉退火处理的冷轧带钢在平整开卷时会出现局部粘结。粘结是一种表面质量缺陷，目前在世界范围内采用罩式炉退火的冷轧厂中都不同程度的存在。粘结会造成带钢表面凸起或撕裂，降低带钢的成材率。为了生产出高质量的冷轧带钢，许多冷轧厂都对冷轧生产工艺及设备(轧机、罩退、平整)进行了研究和优化，以寻求减少粘结的方法。

而现有技术中，带钢的脱脂工艺通常分为浸泡、喷淋、刷洗、电解，各脱脂工艺步骤如下所述：

浸泡清洗所需要的设备比较简单，但是脱脂效果一般，需要较长的脱脂时间才可以完成脱脂的过程；

喷淋脱脂是在脱脂槽中安装数排喷射管，采用压力0.1-0.4MPa的脱脂槽液以45°角逆带钢运行方向喷射到带钢表面，由于喷淋压力的机械冲刷作用，喷淋脱脂的脱脂效率要优于浸泡脱脂；

刷洗脱脂主要针对带钢表面附着的铁粉，刷洗工艺中，带钢的两侧布置一对刷辊与支撑辊，通过刷辊的机械作用，将附着在带钢表面的铁粉剥离。浸泡、喷淋、刷洗等脱脂工艺只能清除带钢平面上的污染物，而隐藏在带钢微观孔隙中的污染物须通过电解脱脂才能被彻底清除；

电解脱脂时带钢本身并不直接带电，而是借助于通直流电夹持带钢的电极栅板的电磁感应，使带钢带电而发生电解反应。当极板为阳极时，它对应的带钢则为阴极，这时在其表面上进行的是还原反应，析出的是氢气。当极板为阴极时，则它对应的带钢是阳极，这时在其表面上进行的是氧化反应，析出的是氧气。在电解脱脂时，带钢浸入脱脂槽液中，其表面的油膜就会因表面张力下降而产生裂纹。随着脱脂槽液对带钢表面的润湿性加强，脱脂槽液便从裂纹处对不连续的油膜产生排挤作用，使其对带钢表面的附着力大大减弱。同时作为阴极、阳极交替布置的带钢表面连续地大量冒出氢气和氧气，对油膜又产生了强烈的撞击作用，因此钢板表面的油膜就会被撕裂分散成细小的油珠，而从钢板表面冒出的氢气、氧气小气泡又易滞留在这些小油珠上，当气泡逐渐长大到一定尺寸，待其浮力大于油珠的附着力时，气泡就带着小油珠离开钢板表面进入脱脂液中，并进一步上升到槽液表面，达到脱脂的目的。当大量气泡从带钢表面逸出时，又对电解液发生强烈的搅拌作用，从而使带钢表面的油污又被强烈乳化，更加速了脱脂过程。

另外，电解脱脂在阴极和阳极上都可进行，但是阴极除油和阳极除油各有不同的特点：

(1)阴极上析出的是氢气，因为氢气分子体积小，气泡小、数量多，浮力大，所以它的携带能力和剥离能力都特别强。同时，由于H⁺的放电作用，又可导致钢板感应阴极的表面碱液层的OH^-离子浓度升高，皂化能力大大提高，因此阴极除油的效率较高。但是，因为在阴极区总是产生大量氢气，而氢气分子体积小很容易渗透至钢板内部，易引起钢板氢脆，这不仅会降低钢基本身的物理性能，同时在热镀锌时还会产生气泡缺陷。

(2)阳极上析出的是氧气，因为氧气分子体积大，气泡大、数量少，浮力相对氢气泡小，所以其携带能力和剥离能力都较弱。同时，在阳极区的碱度也低，所以阳极区的脱脂效率没有阴极区高。但是，阳极区逸出的氧气泡较大，单体携带能力强，它可以除去钢板表面直径较大的铁粉残渣，并对钢板钢基氢脆有缓解作用。

鉴于阴极和阳极除油各有优点，所以在电解脱脂中常采用阴极和阳极交错组合的形式来完成电解脱脂全过程。

由于带钢脱脂的各种工艺各有优点，所以在实际的脱脂工艺中，一般是浸泡、喷淋、刷洗、电解共同使用，以达到最优的脱脂效果。

公开号为CN103184461A，公开日为2013年7月3日，名称为“一种防止冷轧板带退火粘连的脱脂剂”的中国专利文献公开了一种防止冷轧板带退火粘连的脱脂剂。在该专利文献所公开的技术方案中，脱脂剂由氢氧化钠、碳酸钠、硅酸钠等组成，经过该脱脂剂处理后的带钢表面可以吸附上一层二氧化硅，可以防止带钢粘连。但是，该专利文献所公开的技术方案是粉体脱脂剂，粉体脱脂剂在使用过程中存在诸多不便，使用前需要预混合，操作现场有粉尘，对操作者的身体健康产生不利影响。

公开号为CN102691068A，公开日为2012年9月26日，名称为“防冷轧薄钢板罩式炉退火粘结用脱脂剂及其使用方法”的中国专利文献公开了一种防冷轧薄钢板罩式炉退火粘结用脱脂剂及其使用方法，该脱脂剂由氢氧化钠、正硅酸钠、碳酸钠、磷酸三钠等组成，经过该脱脂剂清洗的带钢，可以在带钢表面留下一层硅酸盐膜，有效防止带钢在进行罩式退火时粘结。但是，该专利文献所公开的技术方案同样是粉体脱脂剂，在使用过程中存在诸多不便。与此同时，配方中使用了磷酸盐作为助洗剂，含磷的脱脂剂的使用会使水体富营养化，污染水体。

在上述专利文献所公开的技术方案中，其冷轧带钢所采用的脱脂剂，要么是粉体脱脂剂，使用不方便，要么是含有磷酸盐的脱脂剂，对环境的危害较大。而随着钢铁企业生产自动化的普及，方便自动添加的液体脱脂剂越来越普及，无磷液体脱脂剂的市场需求则更大。

基于此，期望获得一种环保型液体脱脂剂，其采用液体脱脂剂以利于在生产过程中易于添加，便于实现自动化控制，且该脱脂剂不采用含磷助剂，对环境造成的危害低，有很好的环境友好性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于带钢退火前清洗的环保型液体脱脂剂，其为液体型脱脂剂，易于在生产过程中添加，便于实现自动化控制，且该环保型脱脂剂不采用含磷助剂，对环境造成的危害低，有很好的环境友好性。

为了实现上述目的，本发明提出了一种用于带钢退火前清洗的环保型液体脱脂剂，在所述环保型液体脱脂剂施加于带钢表面后，所述带钢表面吸附有二氧化硅层。

需要说明的是，脱脂剂按照状态可以分为两类，一类为粉体脱脂剂，另外一类为液体脱脂剂。粉体脱脂剂是将脱脂剂的各种组分直接混合，使用时需要先将粉体脱脂剂先与脱盐水预混，再稀释到指定浓度使用。而液体脱脂剂是将脱脂剂的各种组分溶解在脱盐水中，故又称水基脱脂剂，其使用时直接稀释即可，无需预混。相比于粉体脱脂剂，液体脱脂剂使用的便利性更佳。

而在本发明所述的技术方案中，采用液体脱脂剂是为了带钢退火前的清洗脱脂(例如带钢罩式炉退火前的脱脂过程)，即发挥脱脂剂的皂化作用、乳化作用和络合作用，通过润湿、渗透、卷离、分散和增溶的方式，将钢板表面的油脂去除。这是因为：冷轧工序中所用的轧制油的主要成分为植物油脂，这种类型的油脂通称为能被皂化的油脂。脱脂的过程即是其碱组分和钢板表面的油脂中发生皂化反应，生成肥皂和丙三醇的过程。

此外，由于经过退火的带钢在平整开卷时会出现局部粘结，而在本发明所述的技术方案中，由于带钢表面吸附有二氧化硅层，从而有效的降低带钢在退火工艺中发生粘结的概率。

进一步地，在本发明所述的环保型液体脱脂剂，在所述环保型液体脱脂剂施加于带钢表面后，所述带钢表面的反射率大于93％。

进一步地，在本发明所述的环保型液体脱脂剂中，其组分的质量百分配比为：

余量为水和其他不可避免的杂质。

在本发明所述的环保型液体脱脂剂中，强碱提供大量的氢氧根离子，以进行皂化反应。

另外，为了使带钢在经过脱脂后表面附着有二氧化硅，因而，在本发明所述的环保型液体脱脂剂中添加硅酸盐。。在脱脂过程中，由于化学吸附及电解着硅的综合作用，使得带钢在经过脱脂后表面有二氧化硅的附着。带钢退火前(例如罩式炉退火前)，带钢板面理想的二氧化硅附着量为1-4mg/m²。为了达到这个值，脱脂剂中硅酸盐的种类通过实验进行验证。添加硅酸盐的质量百分比同样通过实验验证，硅酸盐添加量过低无法确保带钢板面的二氧化硅附着量，硅酸盐添加量过多则会对脱脂剂的稳定性产生负面影响。因而，在本发明所述的技术方案中，控制硅酸盐的质量百分比范围在5～20％。

此外，在本发明所述的环保型液体脱脂剂中添加螯合剂是因为：脱脂剂在使用时使用自来水或脱盐水进行配槽，某些地区水质较差，水中的钙镁离子含量超标，钙镁离子的存在会加速脱脂槽液的老化，影响脱脂效果。故脱脂剂中通常会添加可以软化水质的螯合剂。螯合剂可以与水中的钙镁离子生成可溶性的螯合物，从而避免了钙镁离子的存在所产生的负面作用。

在本发明所述的环保型液体脱脂剂中，添加增溶剂，是因为：脱脂剂产品是强碱性体系，纯品的表面活性剂无法直接溶解在强碱性体系中，只有加入增溶剂，才可以将表面活性剂增溶进强碱性体系中，从而获得外观澄清透明的脱脂剂产品。与此同时，本发明所述的技术方案中使用的增溶剂还提升低模数硅酸盐的稳定性。强碱性体系确定后，增溶剂的添加量与表面活性剂的量成正比例关系。

常见的增溶剂包括磷酸酯、烷基糖苷、异丙苯磺酸钠和辛基亚胺基双丙酸酯。在一些实施方式中，所述的环保型液体脱脂剂采用辛基亚胺基双丙酸酯为增溶剂，是综合考虑原料成本、增溶效果后进行筛选的结果。

在本发明所述的技术方案中，表面活性剂是理想的乳化剂，能降低油水界面的张力，增大接触面积。当带钢进入脱脂工序时，其表面的油膜被喷射的碱液击穿，通过这种机械作用使完整的油膜破裂成为不连续的小油珠，这样就能使表面活性剂中分子的亲油基团和小油珠充分发生亲和作用，通过渗透、卷离、分散和增溶把油去除掉。表面活性剂与强碱性物质复配，可以综合发挥强碱性物质的皂化作用及表面活性剂的乳化、润湿、渗透作用，起到协同脱脂的效果。通常，表面活性剂只有极少的量即可起到很好的效果。

需要说明的是，在一些实施方式中，所述的环保型液体脱脂剂采用两种表面活性剂，例如采用脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚。采用两种表面活性剂复配使用，可以起到协同增效效果，其使用效果优于单一使用某一种表面活性剂。综合考虑脱脂效果及原料成本，在本发明所述的技术方案中表面活性剂的质量百分比控制在1～10％。

进一步地，在本发明所述的环保型液体脱脂剂中，所述强碱为氢氧化钠和氢氧化钾的至少其中之一。

在一些实施方式中，强碱采用氢氧化钾是氢氧化钾的水溶性好，易于漂洗，残留量也更低。

进一步地，在本发明所述的环保型液体脱脂剂中，所述硅酸盐为正硅酸钠、偏硅酸钠和硅酸钾的至少其中之一。

需要说明的是，本案中偏硅酸钠包括无水偏硅酸钠、五水偏硅酸钠、九水偏硅酸钠。

进一步地，在本发明所述的环保型液体脱脂剂中，所述螯合剂为葡萄糖酸钠、葡庚糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钠和次氮基三乙酸三钠的至少其中之一。

进一步地，在本发明所述的环保型液体脱脂剂中，所述增溶剂为磷酸酯、烷基糖苷、异丙苯磺酸钠和辛基亚胺基双丙酸酯的至少其中之一。

进一步地，在本发明所述的环保型液体脱脂剂中，所述表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚的至少其中之一。

进一步地，在本发明所述的环保型液体脱脂剂中，所述表面活性剂为以任意比例混合的脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚。

相较于现有技术，本发明所述的环保型液体脱脂剂具有如下优点：

(1)本发明所述的环保型液体脱脂剂不采用含磷助剂，对环境危害小，具有很好的环境友好性；

(2)本发明所述的环保型液体脱脂剂因其为液体产品，因而在使用过程中便于补加，易于实现自动化控制；

(3)相较于现有技术存在由于低模数的硅酸盐的水溶液为不稳定体系，

易析出结晶，本发明所述的环保型液体脱脂剂由于所使用的表面活性剂可以提升低模数的硅酸盐的稳定性，从而提高了本发明所述的环保型液体脱脂剂的稳定性；

(4)本发明所述的环保型液体脱脂剂合理设计组分尤其是其中使用了多种表面活性剂复配，使得所述的环保型液体脱脂剂通过表面活性剂与配方中其他组分的协同作用，实现了脱脂的高效率。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例对本发明所述的用于带钢退火前清洗的环保型液体脱脂剂做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。

实施例1-10

表1列出了实施例1-10中用于带钢退火前清洗的环保型液体脱脂剂的各组分质量百分比。

表1.(wt％，余量为水和其他不可避免的杂质)

将实施例1-10中的环保型液体脱脂剂用去离子水稀释到质量分数为5％使用；在70℃温度，线速300mpm，电解电流为15A/dm²下对带钢钢板进行脱脂，脱脂后的带钢制成样品，对其进行效果测试，所得的测试结果列于表2。其中，测试方法的具体步骤如下所述：

1.反射率测试方法

a)在清洗机组收卷处取样，取样处距离带尾10m处；

b)在带钢中心处，使用专用的3M胶带贴在带钢表面，后撕开胶带，将胶带粘在A4纸上；

c)将未使用的3M胶带贴在同一张A4纸上，用设备测试此时的反射率，此时的反射率设置为100，调整设备参数；

d)用调整后的设备测试步骤b中的胶带，记录所测反射率；

e)平行测试3次，取平均值作为最终的反射率数据；

2.二氧化硅附着量测试方法

a)采用X射线荧光光谱分析；

b)其原理为：X射线管产生入射X射线(一次X射线)，激发被测样品。受激发的样品中的每一种元素会放射出二次X射线，并且不同的元素所放射出的二次X射线具有特定的能量特性或波长特性。探测系统测量这些放射出来的二次X射线的能量及数量。然后，仪器软件将探测系统所收集到的信息转换成样品中各种元素的种类及含量。

3.带钢粘结判断

a)冷轧带钢的生产流程：冷轧—脱脂—退火—平整—重卷—包装；

b)在平整的开卷处观察开卷状态，若出现带钢粘连，则开卷后板面易出现条状痕迹；

c)轻微的粘结经过平整后可以消除，严重的粘结将影响带钢的表面状态，无法通过平整段改善。

表2.

由表2可以看出，由本案各实施例的环保型液体脱脂剂脱脂的带钢样品，其表面的反射率大于93％，且表面吸附的二氧化硅附着量在2.6～3.9mg/m²,。此外，采用实施例1-10的环保型液体脱脂剂脱脂的带钢样品没有出现带钢粘连现象，由此可以看出本发明所述的环保型液体脱脂剂脱脂效果好。

需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于带钢退火前清洗的环保型液体脱脂剂，其特征在于，在所述环保型液体脱脂剂施加于带钢表面后，所述带钢表面吸附有二氧化硅层。

2.如权利要求1所述的环保型液体脱脂剂，其特征在于，在所述环保型液体脱脂剂施加于带钢表面后，所述带钢表面的反射率大于93％。

3.如权利要求1或2所述的环保型液体脱脂剂，其特征在于，其组分的质量百分配比为：

余量为水和其他不可避免的杂质。

4.如权利要求3所述的环保型液体脱脂剂，其特征在于，所述强碱为氢氧化钠和氢氧化钾的至少其中之一。

5.如权利要求3所述的环保型液体脱脂剂，其特征在于，所述硅酸盐为正硅酸钠、偏硅酸钠和硅酸钾的至少其中之一。

6.如权利要求3所述的环保型液体脱脂剂，其特征在于，所述螯合剂为葡萄糖酸钠、葡庚糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钠和次氮基三乙酸三钠的至少其中之一。

7.如权利要求3所述的环保型液体脱脂剂，其特征在于，所述增溶剂为磷酸酯、烷基糖苷、异丙苯磺酸钠和辛基亚胺基双丙酸酯的至少其中之一。

8.如权利要求3所述的环保型液体脱脂剂，其特征在于，所述表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚的至少其中之一。

9.如权利要求3所述的环保型液体脱脂剂，其特征在于，所述表面活性剂为以任意比例混合的脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚。