CN112481671B - 一种低锡层电镀锡钢板的软熔前处理装置及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低锡层电镀锡钢板的软熔前处理装置，所述装置包括助熔剂循环槽，助熔剂原液罐，助熔剂供液泵，助熔工作槽，助熔剂回流管道及阀门，漂洗水补水管道及对应阀门，助熔工作槽内喷淋管，助熔工作槽内喷淋水管及阀门，蒸汽管道及阀门，漂洗水排放管道及阀门等。所述助熔处理工艺是助熔剂原液罐通过加料管道在助熔剂循环槽中加入助熔剂，按照一定浓度与水混合，配制好的助熔剂溶液通过助熔剂供液泵打进助熔工作槽，从工作槽底部进入。所述低锡层电镀锡钢板采用的是漂洗+逆流冲洗软熔前处理装置。该方案对现有助熔循环系统进行改进，对电镀后软熔前带钢同时具备“漂洗和逆向喷淋冲洗”处理和助熔处理两种功能，两种功能可互相切换。

Description

一种低锡层电镀锡钢板的软熔前处理装置及处理方法

技术领域

本发明涉及一种处理装置，具体涉及一种低锡层电镀锡钢板的软熔前处理装置，属于镀锡产品生产加工技术领域。

背景技术

在电镀锡钢板的生产过程中要经过一道软熔工序，原因是带钢在电镀锡槽中镀上的锡层，呈乳白色，也没有光泽。在显微镜下观察，这种锡层是微粒状的锡晶粒，结合力也比较差。如果将镀锡带钢加热到锡的熔点232℃以上，带钢表面的锡层就熔化，流动并产生金属光泽。锡层熔化后，立即浸入水中，使之变成光亮镀锡板，这就是软熔，在软熔过程中，一部分锡与带钢起反应，形成金属间化合物FeSn₂，即锡铁合金层，提高锡层和钢基体的结合力，

当前国内外电镀锡产品生产通用工艺流程为：开卷-焊接-切边-压毛刺-碱洗-拉矫-酸洗-电镀-带出回收-助熔-软熔淬水-钝化-涂油-质量检查-收卷。目前电镀锡药水主要有甲基磺酸(MSA)体系和苯酚磺酸(PSA)体系两种，无论是MSA体系还是PSA体系，在电镀后软熔前，助熔工序长期以来都是固化工艺，所有镀锡产品软熔前都须进行助熔，各体系采用的助熔剂成分、浓度不同，但助熔剂作用一致：即采用有机酸祛除电镀后带钢表面氧化物及增加软熔时锡层的流动性。

经过长期的应用研究发现，电镀锡助熔工序对产品质量存在以下负面影响：(1)助熔剂残留在带钢表面，软熔时高温分解成碳化物，该碳化物残留在镀层内，导致软熔形成的锡铁合金层内产生微孔，该微孔毛细吸附空气中的水分，以残留碳化物为介质发生电化学反应而腐蚀生锈；(2)镀锡基板微观为凹凸不平结构，对于低锡层(≤1.1g/m²)镀层产品，助熔剂增加了锡层软熔时的流动性，导致锡层多流进了基板凹坑内，而凹坑边界及凸起处锡层变少，严重时甚至铁基体暴露。上述两种助熔剂的影响会导致镀锡尤其是低锡层产品产生锈蚀缺陷，目前国内各家电镀锡机组≤1.1g/m²镀层产品都存在不同程度点锈问题难以解决。

因此，本方法基于上述电镀后软熔前助熔工艺存在的弊端，开发了一种新型的软熔前处理方法替代助熔工序来生产低锡层(≤1.1g/m²)电镀锡钢板。

经过中国专利检索，检索到中国专利201220501956.6《电镀锡软熔段非接触式冷却装置》和201320316025.3《一种电镀锡软熔段沉没辊辊面的在线清扫装置》两个实用新型专利，该两者集中于软熔段设备改进，本发明针对于电镀后的带钢在软熔前表面处理的一种改进，且针对低锡层(≤1.1g/m²)产品，因此，上述两个专利与本发明存在本质差别。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种低锡层电镀锡钢板的软熔前处理装置，该技术方案提供一种新型软熔前处理方法替代助熔工序生产低锡层(≤1.1g/m²)镀锡产品，即采用“漂洗和逆向喷淋冲洗”替代助熔剂助熔生产低锡层(≤1.1g/m²)镀锡产品，高锡层(>1.1g/m²)镀锡产品仍采用助熔剂生产，清洗介质可采用脱盐水、蒸汽冷凝水等。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种低锡层电镀锡钢板的软熔前处理装置，所述装置包括助熔剂循环槽1、助熔剂原液罐2、助熔剂供液泵3、助熔剂原液加料管道7、助熔剂循环进液管道8、助熔剂回流管道11、助熔剂工作槽12、带出回收槽13、溢流装置14、带出槽内喷淋管15、脱盐水总管16、喷淋水蒸汽加热管道19、助熔工作槽喷淋水管21、助熔工作槽漂洗水补水管道22、助熔工作槽喷淋水喷管25、漂洗水排放管道28、以及废水坑29，所述助熔剂原液罐2和助熔剂循环槽1之间通过助熔剂原液加料管道7连接，所述助熔剂循环槽1通过助熔剂供液泵3和助熔剂循环进液管道8连接助熔剂工作槽12，所述工作槽的一侧设置有带出回收槽13，其中溢流装置14设置在助熔剂工作槽12内，通过助熔剂回流管道11连接助熔剂循环槽1，所述脱盐水总管16连接助熔工作槽喷淋水管21和助熔工作槽漂洗水补水管道22，所述喷淋水蒸汽加热管道19连接助熔工作槽喷淋水管21，所述漂洗水排放管道28连接废水坑29。

作为本发明的一种改进，所述助熔工作槽漂洗水补水流量采用10m³/h。此流量可使助熔工作槽15分钟加满漂洗水，漂洗水加满后，从溢流槽溢出，经漂洗水排放管道及阀门排入废水坑，避免回流到助熔剂循环槽影响助熔剂浓度。

作为本发明的一种改进，所述助熔工作槽喷淋水采用脱盐水，喷淋水管设有流量调节阀，喷淋水流量设计5m³/h，喷淋水管末端分别在带钢上下表面设有喷淋管，喷淋管上均匀分布10个喷嘴，喷嘴选型采用扇面喷雾，喷嘴角度采用倾斜向下并与带钢运行方向呈45度角，保证逆流冲洗效果。为实现最佳喷淋冲洗效果，喷淋水喷头角度采用倾斜向下与带钢运行方向呈45度角，且喷淋流量采用5m³/h，喷淋水与蒸汽混合实现热水喷淋，冲洗效果更佳。

作为本发明的一种改进，所述助熔工作槽喷淋水管与蒸汽管道相连，蒸汽管道上设有流量调节阀，蒸汽混合喷淋水，对喷淋水进行加热，水温控制45±5℃，热水冲洗效果更佳。

一种低锡层电镀锡钢板的软熔前处理方法，所述方法包括如下步骤：

S1、生产计划编排时，以1.1g/m²镀层产品为界限，将≤1.1g/m²镀层规格集批与>1.1g/m²镀层规格分开生产；

S2、生产>1.1g/m²镀层产品时，助熔剂工作槽内介质为助熔剂，打开助熔工作槽底阀、助熔剂回流阀，启动助熔剂供液泵，助熔剂循环槽中的助熔剂溶液通过供液泵打入助熔工作槽，溢流后经助熔剂回流管道及阀门回流到助熔剂循环槽；

S3、当>1.1g/m²镀层产品生产完毕，准备切换到≤1.1g/m²镀层产品时，当切换卷焊缝运行至带出槽时，机组降速至30mpm运行，停止助熔剂供液泵，打开助熔剂工作槽排放阀，将助熔剂放回助熔剂循环槽，然后关闭助熔剂回流阀，打开漂洗水溢流排放阀，打开助熔剂工作槽漂洗水补水阀，打开助熔剂工作槽喷淋水阀门，打开喷淋水蒸汽加热阀门，然后机组提速至正常速度生产；

S4、当≤1.1g/m²镀层产品生产完毕，准备切换到>1.1g/m2镀层产品时，当切换卷焊缝运行至带出槽时，机组降速至30mpm，保持助熔剂回流阀关闭，保持漂洗水溢流排放阀打开，打开助熔剂排放阀，关闭助熔工作槽漂洗水补水阀，关闭助熔工作槽喷淋水阀门，关闭助熔工作槽喷淋水蒸汽加热阀门，排空助熔工作槽内的漂洗水，然后关闭助熔剂排放阀门，关闭漂洗水排放阀门，打开助熔剂回流阀门，启动助熔剂供液泵，再提速恢复正常生产。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，1)该方案对现有助熔循环系统进行改进，对电镀后软熔前带钢同时具备“漂洗和逆向喷淋冲洗”处理和助熔处理两种功能，两种功能可互相切换；2)该方案打破现有电镀锡机组工艺惯例，将已固化的镀锡产品在电镀后软熔前全部进行助熔处理改变为不同镀锡产品差异化表面处理，丰富了不同规格镀锡产品生产工艺；

3)该方案采用的对低锡层(≤1.1g/m²)镀锡产品，在电镀后软熔前进行漂洗+逆向喷淋冲洗处理方法替代助熔剂助熔处理，避免了带钢表面异物残留及改善锡层均匀性、致密性，大幅提高镀锡板耐腐蚀性能。

附图说明

图1本方法实施前国内现有电镀锡生产工艺流程图；

图2本方法实施后的电镀锡生产工艺流程图；

图3本方法实施前的电镀锡软熔前处理工艺循环图；

图4本方法实施后的电镀锡软熔前处理工艺循环图；

图5为实施例合金层形貌对比示意图；

图6为实施例中锡层均匀性对比示意图。

图中：1、助熔剂循环槽，2、助熔剂原液罐，3、助熔剂供液泵，4、助熔剂供液泵进液阀门，5、助熔剂供液泵出液阀门，6、助熔剂原液加料阀门，7、助熔剂原液加料管道，8、助熔剂循环进液管道，9、助熔剂工作槽底进液阀门，10、助熔剂排放阀门，11、助熔剂回流管道，12、助熔剂工作槽，13、带出回收槽，14、溢流装置，15、带出槽内喷淋管，16、脱盐水总管，17、带出回收槽喷淋水阀门，18、带钢，19、喷淋水蒸汽加热管道，20、蒸汽流量调节阀，21、助熔工作槽喷淋水管，22、助熔工作槽漂洗水补水管道，23、助熔工作槽喷淋水流量调节阀，24、助熔工作槽漂洗水自动开关阀，25、助熔工作槽喷淋水喷管，26、漂洗水排放阀门，27、助熔剂回流阀门，28、漂洗水排放管道，29、废水坑。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1，一种低锡层电镀锡钢板的软熔前处理装置，所述装置包括助熔剂循环槽1、助熔剂原液罐2、助熔剂供液泵3、助熔剂原液加料管道7、助熔剂循环进液管道8、助熔剂回流管道11、助熔剂工作槽12、带出回收槽13、溢流装置14、带出槽内喷淋管15、脱盐水总管16、喷淋水蒸汽加热管道19、助熔工作槽喷淋水管21、助熔工作槽漂洗水补水管道22、助熔工作槽喷淋水喷管25、漂洗水排放管道28、以及废水坑29，所述助熔剂原液罐2和助熔剂循环槽1之间通过助熔剂原液加料管道7连接，所述助熔剂循环槽1通过助熔剂供液泵3和助熔剂循环进液管道8连接助熔剂工作槽12，所述工作槽的一侧设置有带出回收槽13，其中溢流装置14设置在助熔剂工作槽12内，通过助熔剂回流管道11连接助熔剂循环槽1，所述脱盐水总管16连接助熔工作槽喷淋水管21和助熔工作槽漂洗水补水管道22，所述喷淋水蒸汽加热管道19连接助熔工作槽喷淋水管21，所述漂洗水排放管道28连接废水坑29，所述助熔工作槽漂洗水补水流量采用10m³/h。此流量可使助熔工作槽15分钟加满漂洗水，漂洗水加满后，从溢流槽溢出，经漂洗水排放管道及阀门排入废水坑，避免回流到助熔剂循环槽影响助熔剂浓度，所述助熔工作槽喷淋水采用脱盐水，喷淋水管设有流量调节阀，喷淋水流量设计5m³/h，喷淋水管末端分别在带钢上下表面设有喷淋管，喷淋管上均匀分布10个喷嘴，喷嘴选型采用扇面喷雾，喷嘴角度采用倾斜向下并与带钢运行方向呈45度角，保证逆流冲洗效果。为实现最佳喷淋冲洗效果，喷淋水喷头角度采用倾斜向下与带钢运行方向呈45度角，且喷淋流量采用5m³/h，喷淋水与蒸汽混合实现热水喷淋，冲洗效果更佳，所述助熔工作槽喷淋水管与蒸汽管道相连，蒸汽管道上设有流量调节阀，蒸汽混合喷淋水，对喷淋水进行加热，水温控制45±5℃，热水冲洗效果更佳。该系统同时具备低锡层镀锡产品清洗功能和高锡层镀锡产品助熔功能，且两种功能分别独立，可快速切换。

工作过程：参照附图1，该系统同时具备低锡层镀锡产品清洗功能和高锡层镀锡产品助熔功能，且两种功能分别独立，可快速切换。本技术描述的清洗替代助熔工序生产电镀锡钢板的方法其具体操作流程如下：

某班组接班后，当前生产过程是2.8/2.8g/m²镀层产品，审核生产计划，发现后续有10卷1.1/1.1g/m²镀层产品，5卷2.8/1.1g/m²镀层产品，15卷2.8/2.8g/m²镀层产品，采用上述方法生产，具体包括如下步骤：

S1、生产计划调整，以1.1g/m²镀层产品为界限，将15卷2.8/2.8g/m²镀层产品集批并接在当前生产卷之后，将10卷1.1/1.1g/m²镀层产品和5卷2.8/1.1g/m²镀层产品集批，接在2.8/2.8g/m²镀层产品最后一卷之后；

S2、2.8/2.8g/m²镀层产品软熔前处理方法采用助熔剂助熔工艺，助熔剂供液泵进液阀4和出液阀5保持常开，助熔剂工作槽底进液阀9保持常开，打开助熔剂回流阀门27，关闭助熔剂排放阀门10，关闭漂洗水排放阀26，关闭助熔漂洗水开关阀24，关闭助熔工作槽喷淋水流量调节阀23，关闭蒸汽流量调节阀20，运行助熔剂供液泵3，对电镀后的带钢在软熔前进行助熔处理；

S3、在最后一卷2.8/2.8g/m²镀层产品接1.1/1.1(2.8/1.1)g/m²镀层产品的焊缝运行至带出回收槽13时，机组降速至30mpm，同时停止助熔剂供液泵3，打开助熔剂排放阀门10，将助熔剂工作槽12中的助熔剂放回助熔剂循环槽1；

S4、当助熔剂工作槽12中的助熔剂全部放回助熔剂循环槽1后，关闭助熔剂排放阀门10，关闭助熔剂回流阀门27，打开漂洗水排放阀26，打开助熔漂洗水开关阀24，打开助熔工作槽喷淋水流量调节阀23并设定流量5m³/h，打开蒸汽流量调节阀20并设定温度45℃，然后机组提速至正常生产速度，对电镀后的带钢在软熔前进行漂洗+逆流冲洗处理。

采用该方案后，针对1.1g/m²镀锡产品，在电镀后软熔前分别采用漂洗+逆向喷淋冲洗处理和助熔剂助熔处理，然后对比两者产品的孔隙率，合金层致密性，锡层分布均匀性，对比结果如下：

①、孔隙率对比：

对比结果表明，同样1.1/1.1镀层产品，采用漂洗+逆向喷淋冲洗替代助熔剂生产，孔隙率指标下降了40.7％，镀层微孔问题得到明显改善。

②、合金层形貌对比，具体参见图5，对比结果表面，采用漂洗和逆向喷淋冲洗替代助熔生产的镀锡产品，合金层漏洞明显改善。

③、锡层均匀性对比，参见图6，对比结果表明，正常助熔剂助熔处理的镀锡产品，元素分析具有C、N、O，Fe、Sn其中N来源于大气，而C、O元素则来源于助熔剂本身这类有机物，且锡元素最高处92.49％，最低处5.75％，极差达到了86.74％；而采用漂洗+逆向喷淋冲洗替代助熔生产的镀锡产品，元素分析未测出C、O,锡元素最高处92.5％，最低处30.34％，极差为62.16％，锡层均匀性改善率达28.4％。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (5)

1.一种低锡层电镀锡钢板的软熔前处理装置，其特征在于，所述装置包括助熔剂循环槽、助熔剂原液罐、助熔剂供液泵、助熔剂原液加料管道、助熔剂循环进液管道、助熔剂回流管道、助熔剂工作槽、带出回收槽、溢流装置、带出槽内喷淋管、脱盐水总管、喷淋水蒸汽加热管道、助熔工作槽喷淋水管、助熔工作槽漂洗水补水管道、助熔工作槽喷淋水喷管、漂洗水排放管道、以及废水坑，所述助熔剂原液罐和助熔剂循环槽之间通过助熔剂原液加料管道连接，所述助熔剂循环槽通过助熔剂供液泵和助熔剂循环进液管道连接助熔剂工作槽，所述工作槽的一侧设置有带出回收槽，其中溢流装置设置在助熔剂工作槽内，通过助熔剂回流管道连接助熔剂循环槽，所述脱盐水总管连接助熔工作槽喷淋水管和助熔工作槽漂洗水补水管道，所述喷淋水蒸汽加热管道连接助熔工作槽喷淋水管，所述漂洗水排放管道连接废水坑。

2.根据权利要求1所述的低锡层电镀锡钢板的软熔前处理装置，其特征在于，所述助熔工作槽漂洗水补水流量采用10m³/h。

3.根据权利要求1所述的低锡层电镀锡钢板的软熔前处理装置，其特征在于，所述助熔工作槽喷淋水采用脱盐水，喷淋水管设有流量调节阀，喷淋水流量设计5m³/h，喷淋水管末端分别在带钢上下表面设有喷淋管，喷淋管上均匀分布10个喷嘴，喷嘴选型采用扇面喷雾，喷嘴角度采用倾斜向下并与带钢运行方向呈45度角，保证逆流冲洗效果。

4.根据权利要求2或3所述的低锡层电镀锡钢板的软熔前处理装置，其特征在于，所述助熔工作槽喷淋水管与蒸汽管道相连，蒸汽管道上设有流量调节阀，蒸汽混合喷淋水，对喷淋水进行加热，水温控制45±5℃。

5.一种低锡层电镀锡钢板的软熔前处理方法，采用权利要求1-4任意一项所述的软熔前处理装置，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、生产计划编排时，以1.1g/m²镀层产品为界限，将≤1.1g/m²镀层规格集批与>1.1g/m²镀层规格分开生产；

S2、生产>1.1g/m²镀层产品时，助熔剂工作槽内介质为助熔剂，打开助熔工作槽底阀、助熔剂回流阀，启动助熔剂供液泵，助熔剂循环槽中的助熔剂溶液通过供液泵打入助熔工作槽，溢流后经助熔剂回流管道及阀门回流到助熔剂循环槽；

S3、当>1.1g/m²镀层产品生产完毕，准备切换到≤1.1g/m²镀层产品时，当切换卷焊缝运行至带出槽时，机组降速至30mpm运行，停止助熔剂供液泵，打开助熔剂工作槽排放阀，将助熔剂放回助熔剂循环槽，然后关闭助熔剂回流阀，打开漂洗水溢流排放阀，打开助熔剂工作槽漂洗水补水阀，打开助熔剂工作槽喷淋水阀门，打开喷淋水蒸汽加热阀门，然后机组提速至正常速度生产；

S4、当≤1.1g/m²镀层产品生产完毕，准备切换到>1.1g/m2镀层产品时，当切换卷焊缝运行至带出槽时，机组降速至30mpm，保持助熔剂回流阀关闭，保持漂洗水溢流排放阀打开，打开助熔剂排放阀，关闭助熔工作槽漂洗水补水阀，关闭助熔工作槽喷淋水阀门，关闭助熔工作槽喷淋水蒸汽加热阀门，排空助熔工作槽内的漂洗水，然后关闭助熔剂排放阀门，关闭漂洗水排放阀门，打开助熔剂回流阀门，启动助熔剂供液泵，再提速恢复正常生产。