張馥，邵華岳，石磊 *，王凡余，王成超，王鋼鋒

（1.朝陽師范高等?？茖W(xué)校生化工程系，遼寧 朝陽 122000；2.山東建筑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101；3.東營幫迪金屬制品有限公司，山東 東營 257000）

鍍銅鋼帶是一種新金屬復(fù)合材料，鍍銅鋼帶保持了鋼的高強(qiáng)度和彈性，以及銅的良好導(dǎo)電性能和抗腐蝕性能。鍍銅鋼帶普遍應(yīng)用在汽車油管、地板加熱管、空調(diào)管等方面。因氰化鍍銅的電流效率高，現(xiàn)有鋼帶連續(xù)電鍍銅大多數(shù)是氰化鍍銅，多在高溫(70～80°C)、高濃度(高堿、高氰化物)、高速(20 m/min 左右)下長時間連續(xù)工作[1]。

鋼帶連續(xù)鍍銅電鍍槽現(xiàn)已發(fā)展至第三代?，F(xiàn)有的廠家大多使用第一代鋼帶連續(xù)鍍銅槽(見圖1)，即長方體箱式結(jié)構(gòu)電鍍槽。這種結(jié)構(gòu)的鋼帶連續(xù)鍍銅槽安全事故多發(fā)，而且一旦有毒性氣體產(chǎn)生還會危害人身安全，不便于安全生產(chǎn)。電鍍槽大多是鑄鐵內(nèi)襯玻璃鋼防腐層，鑄鐵易發(fā)生銹蝕，鐵銹和其他金屬雜質(zhì)進(jìn)入鍍液易造成鍍銅液品質(zhì)變差，影響鍍層性能甚至造成不上鍍。銹蝕后，箱體還易出現(xiàn)裂縫或小孔，造成跑冒滴漏，浪費(fèi)鍍液并污染環(huán)境。此外，鋼帶連續(xù)氰化物鍍銅槽的工作溫度高、體積大，一般通過蛇形鋼管深入鍍槽中通蒸汽直接加熱。維護(hù)安裝過程中可能傷及加熱器，且鋼管內(nèi)表面長期受熱氣腐蝕。這些都會導(dǎo)致加熱管壁厚度降低，導(dǎo)致滲漏[1]。

圖1 第一代鋼帶連續(xù)鍍銅槽Figure 1 First generation tank for continuous copper plating of steel strip

與第一代電鍍槽相比，第二代電鍍槽在外形上變化不大，依然是長方體箱式結(jié)構(gòu)。第二代電鍍槽不再使用鑄鐵，而是直接使用高強(qiáng)度的樹脂作電鍍槽主體材料，并且對電鍍槽進(jìn)行密封處理，不再擔(dān)心有毒有害氣體逸出而危害人身安全，但第二代電鍍槽的封閉處理導(dǎo)致電鍍過程中觀察不方便，封閉蓋開啟困難，無法隨時觀察電鍍過程。此外，現(xiàn)有二代電鍍槽無法對槽內(nèi)電鍍液和廢氣進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和預(yù)警，使生產(chǎn)人員無法及時作出反應(yīng)，有時會造成巨大的資金損失和人員傷害。

本文介紹的新型鋼帶連續(xù)鍍銅槽屬于第三代電鍍槽，與第一、第二代相比，其在鍍槽材料和鍍槽的自動功能方面都有長足的進(jìn)步與發(fā)展。

1 新型鋼帶連續(xù)鍍銅槽的結(jié)構(gòu)

如圖2 所示，新型鋼帶連續(xù)鍍銅槽創(chuàng)造性地使用了子母槽結(jié)構(gòu)，鍍液母槽和電鍍子槽之間通過泵連接，二者之間構(gòu)成封閉循環(huán)。母槽為較大的長方體結(jié)構(gòu)，電鍍子槽則為梯形結(jié)構(gòu)。槽體不是不銹鋼金屬材料或簡單的樹脂材料，而是無機(jī)非金屬材料，耐酸堿性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于以往的金屬材料。箱體上搭載多組用于預(yù)警、報警的裝置，使該新型鋼帶連續(xù)鍍銅槽安全可靠，符合綠色環(huán)保的生產(chǎn)要求。

圖2 母槽與子槽之間的封閉循環(huán)Figure 2 Closed cycle between the master and secondary tanks

圖3 為鋼帶連續(xù)鍍銅槽的結(jié)構(gòu)示意圖，具體包括電鍍槽槽體、廢氣回收裝置、液面自動報警裝置、觀察窗、整流器顯示屏、防滲漏裝置、碳酸鈉沉積量測定裝置。

圖3 新型鋼帶連續(xù)鍍銅槽的結(jié)構(gòu)Figure 3 Structure of novel continuous copper plating tank for steel strip

1.1 廢氣回收裝置

對于電鍍車間有害氣體所造成的污染問題，目前一般企業(yè)都采用局部排風(fēng)的方法進(jìn)行控制，但設(shè)計的排風(fēng)系統(tǒng)都是針對固定槽中有害氣體的揮發(fā)[3]，很少關(guān)注電鍍過程的陰極放電反應(yīng)，鋼帶連續(xù)鍍銅生產(chǎn)過程中，陰極放電的同時還會析出氫氣，并在鍍槽上方形成氫氣富集區(qū)。一般的電鍍過程中由于通電時導(dǎo)電不良或漏電，陽極可能產(chǎn)生火花，當(dāng)氫氣的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到爆炸極限(4%)時，鍍槽內(nèi)的氫氣就有可能發(fā)生爆炸，危及操作人員的安全。廢氣回收裝置中的風(fēng)機(jī)把鍍槽內(nèi)的有毒氣體和氫氣抽進(jìn)處理塔后進(jìn)行集中處理，風(fēng)機(jī)與處理塔相連，處理塔與大氣相連，這樣避免了有毒氣體的逸出，防止了氫氣濃度過高引起的爆炸[4]。

1.2 液面自動報警裝置

電鍍時鍍液面一旦超出警戒液面，就有流出電鍍槽的危險，電鍍液一旦流出電鍍槽就有可能引起電鍍槽腐蝕和造成鍍液浪費(fèi)。若電鍍液為有毒液體，還會對生產(chǎn)者造成傷害。設(shè)置液面自動報警裝置(如圖4 所示)后，電鍍槽中的液體超過警戒液面時，由于浮力作用，浮漂會通過輕質(zhì)連接線對壓力傳感器產(chǎn)生拉力，使壓力傳感器發(fā)出信號并通過導(dǎo)線傳輸給自動報警裝置，自動報警裝置便發(fā)出警報，提醒生產(chǎn)者電鍍槽液面過高[5]。

圖4 液面自動報警裝置Figure 4 Automatic alarm device on liquid level

1.3 觀察窗

觀察窗用透明塑鋼玻璃制作，即使鍍槽密閉，也可在電鍍過程中觀察鍍槽內(nèi)的情況，如鍍液變化和陽極反應(yīng)情況，并且有毒有害廢氣不易逸出，車間內(nèi)更加安全可靠。此外還可通過觀察窗更換陽極和添加電鍍料[6]。

1.4 整流器顯示屏

將整流器的顯示屏放在電鍍槽上，電鍍?nèi)藛T可直接觀察電流、電壓大小，并隨時調(diào)整整流器的電流和電壓，保證了電鍍的穩(wěn)定性，所得電鍍層更加均勻穩(wěn)定[6]。

1.5 碳酸鈉沉積量測定裝置(見圖5)

電鍍時碳酸鈉易結(jié)晶析出，影響鍍液均勻性的同時，還降低產(chǎn)品質(zhì)量。若將結(jié)晶析出的碳酸鈉用于化學(xué)除油，則不僅節(jié)省資源，而且可循環(huán)利用碳酸鈉。電鍍槽中的碳酸鈉沉積量超過設(shè)定值時，感應(yīng)器發(fā)出信號并通過導(dǎo)線傳輸給自動報警裝置，自動報警裝置發(fā)出警報提醒碳酸鈉沉積量超標(biāo)，從而保證鍍液處于最佳工藝范圍[7]。

圖5 碳酸鈉沉積量測定裝置Figure 5 Device for measuring deposition amount of sodium carbonate

1.6 防滲漏裝置(見圖6)

新型鋼帶連續(xù)鍍銅槽的母槽與子槽構(gòu)成封閉循環(huán)，在不斷循環(huán)中電鍍液成分和液面保持穩(wěn)定，但這種槽體結(jié)構(gòu)易發(fā)生滲漏，造成鍍液浪費(fèi)，污染環(huán)境，甚至發(fā)生安全事故。當(dāng)電鍍槽與鍍液母槽構(gòu)成的封閉循環(huán)發(fā)生滲漏時，感應(yīng)器感受液面變化發(fā)出信號，信號通過導(dǎo)線傳輸給自動報警裝置，自動報警裝置發(fā)出警報，提醒鍍槽系統(tǒng)滲漏，及時進(jìn)行處理，防止鍍液溢出。保護(hù)環(huán)境的同時，也降低了事故發(fā)生率[8]。

2 結(jié)語

該新型鋼帶連續(xù)鍍銅槽搭載的廢氣回收裝置、液面自動報警裝置、觀察窗、整流器顯示屏、電鍍槽槽體、防滲漏裝置、碳酸鈉沉積量測定裝置，使得鋼帶連續(xù)鍍銅生產(chǎn)過程更加安全可靠、節(jié)能環(huán)保。該新型電鍍槽已在山東省東營市利津縣幫迪金屬制品有限公司投入使用，運(yùn)行效果良好。

圖6 鍍液防滲漏裝置Figure 3 Device for seepage prevention of plating bath

[1]翟樹民.鋼帶連續(xù)氰化物鍍銅工藝幾個問題的研究[J].電鍍與精飾,2011,33 (10):31-32.

[2]張?jiān)收\,胡如南,向榮.電鍍手冊[M].3 版.北京:國防工業(yè)出版社,2007:203-207.

[3]胡鴻,易燦楠,廖可兵.電鍍槽行進(jìn)掛件有害氣體揮發(fā)控制方案與應(yīng)用研究[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2011,7 (4):152-155.

[4]東營幫迪金屬制品有限公司.一種鋼帶連續(xù)鍍銅的氣體凈化裝置:CN,202945346 [P].2013–05–22.

[5]山東建筑大學(xué).一種鋼帶鍍銅電鍍槽液面自動報警裝置:CN,203295648 [P].2013–11–20.

[6]山東建筑大學(xué),東營力幫化學(xué)制品有限公司,濟(jì)南世紀(jì)金聲科技有限公司.一種鋼帶連續(xù)鍍銅的電鍍槽:CN,202175729 [P].2012–03–28.

[7]山東建筑大學(xué).一種堿性鍍鋅碳酸鈉沉積量自動報警裝置:CN,203295633 [P].2013–11–20.

[8]山東建筑大學(xué).一種鋼帶鍍銅鍍槽防滲漏裝置:CN,203295645 [P].2013–11–20.