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  • 铝热轧乳化液配液用水及影响因素

  • 评论:0  浏览:1779  发布时间:2017/4/20
  • 铝板带轧制包括以生产中厚板及铝卷为主的铝板带热轧和以生产铝板带、箔轧为主的冷轧。所用的铝轧制工艺润滑剂主要有热轧铝板用乳化液、冷轧铝板用轧制油、铝箔用轧制油、冷轧铝板用油水分施技术等。铝热轧用乳化液由热轧油及水调配而成,乳化液的浓度通常在2~10%的范围,其中水相大约占乳化液90~98%的比例,因此,铝热轧乳化液中的水对铝热轧的生产及板带质量起到非常重要的作用。本文将对铝热轧乳化液配液用水及相关影响因素进行简要论述

    一、水及相关水的分类
    水(H?O)是由氢、氧两种元素组成的无机物,在常温常压下为无色无味的透明液体。水可分为:硬水(天然水)、软水和去离子水等。硬水是含有钙离子(Ca2+)和镁离子(Mg2+)及其它能溶于水的离子的水。软水是仅去除了硬水中钙、镁离子的水。去离子水则是指通过离子交换装置将水中的阴、阳离子全部去除的水。
    根据水的硬度可以将水分类为:
    硬度/(mmol·dm-3) >4.5 3.0~4.5 1.5~3.0 0.5~1.5 <0.5
    名称 极硬水 硬水 中硬水 软水 极软水
    一般可采用硬度、电导率来衡量水的纯度。水的硬度就是水中钙、镁离子的总浓度,而电导率为水中离子导电能力的大小。
    天然水:除了含有Ca2+,Mg2+离子外,还包含有其它一些离子,这些离子对水质有各自不同的影响。
    软水(钠离子交换水):水经过钠离子软化除去水中的Ca2+,Mg2+。该水的特点:所得水的硬度减低,但pH不变;水中阴、阳离子的总量基本不变,Na+的含量会明显增加,电导率基本不变;由于再生剂为NaCl,所以钠离子软化水中,氯离子(Cl-)含量要高于原水中的氯离子含量。
    去离子水:由于去除了所有溶在水中的离子,所以水的硬度和电导率均有大幅的降低,利于生产使用。
    电导率反映了水中阳离子和阴离子的量,离子含量越高,水的电导率越大,水的纯度越低。例如:某天然水的硬度和电导率一定,那么所制软化水的硬度会大大降低,电导率却基本不变,所制去离子水的硬度和电导率均会大大的降低,一般情况下,去离子水的硬度基本接近0,而电导率也会在3uS/cm以下。


    二、铝热轧乳化液配液水的选择和影响因素
    1、采用天然水配液,
    天然水中钙、镁离子对乳化液的危害最大。钙、镁离子可以与乳液中的乳化剂及某些有效成分形成不溶物,从而对乳液的稳定性和有效成分的功效发挥方面带来大的影响,它们不仅影响到乳化液的稳定使用,同时可能影响到轧制生产的正常进行。
    除钙、镁离子外,水中其它离子对乳液也会有不良影响,如Na+含量过高会增加水腐蚀倾向,降低乳液中有效成分的化学吸附性等。用高硬度的水配制乳化液,其中的硫酸盐或氧化物存在,也会降低乳化液的稳定性。如下为几种主要离子可能带来的影响。
    水中所溶有离子对水质的主要影响:
    1、Ca2+,Mg2+(钙、镁离子):与碱性物质反应形成不溶物,如交换器内结垢;能与乳化液中的相关有效成分反应。
    2、Cl- (氯离子):腐蚀性离子,对金属产生点蚀;使水中含盐量增加。
    3、SO42-:(硫酸根离子):增加水的含盐量;与Ca2+结合成硫酸钙水垢。
    4、HCO3-:(碳酸氢根离子):分解会产生碱性腐蚀;蒸汽中产生CO2腐蚀。
    5、Na+(钠离子):增加水的含盐量;增加水的腐蚀倾向。

    2、采用软化水配液,
    由于钙、镁离子的危害较大,为此,人们采用钠离子交换树脂,将一价的钠来代替二价的钙、镁,这样从一定程度上降低了钙,镁离子所带来的危害。用钠代替钙,镁后,水的硬度降低了很多,不过乳液中金属离子的含量并没有减少,所以电导率并不会显著变化。
    如果所采用的天然水具有较高的硬度,那么在制备钠离子交换水时将有大量的Na+离子以及一定含量的Cl-离子会进入到乳液中,成为乳化液中主要的离子。当乳化液中的Na+离子及Cl-离子含量较低时,它们对乳化液的使用以及生产带来的影响常常较小。不过随着轧制的进行,乳化液的水不断挥发,乳液中的离子却不会蒸发,这些离子不断积累,它们的危害开始不断加大。如随着水中钠离子含量的增高,导电性增大,腐蚀速度加快,因为这时水的电阻减少,腐蚀电流易通过,从而使电化学作用加快。此外,钠离子离子半径小,穿透能力强,极性强,随着它的含量的不断聚集,大量的钠离子会在一定程度上破坏有效成分分子在轧辊上的化学吸附,从而对乳化液的润滑效果受到影响,而大量钠离子所形成的钠皂会恶化乳液分离性,影响润滑性,同时伴随泡沫出现,进一步恶化润滑性,所以当Na+离子含量过高时,可能出现表面粘铝等缺陷,此外,钠离子含量过高,也可能加大乳液使用量。
    这种情况,在某客户处曾出现,由于所使用软化水(钠离子交换水)的电导率过高,大量钠离子迅速积累,当乳液的电导率到达1500uS/cm后,轧制的表面质量开始出现问题。该用户更换了去离子水后,他们的生产和乳液的使用都得到了明显的改善。
    如上所说,氯离子的存在容易对金属产生点蚀,也会加速腐蚀反应的进行;

    3、采用去离子水配液
    作为铝热轧乳化液配液用水而言,去离子水是最佳的选择。配液用水采用去离子水可以从根本上消除来自水质可能对乳液带来的影响,水中离子可能带来的危害将不复存在。Ca2+,Mg2+的直接危害,及Na+,Cl-等离子的累积所产生的危害将会降低到最低。那么,在日常乳化液使用中,板材轧制进入到乳液中的金属离子,就可以通过日常的维护来消除或减轻,这样,乳化液就能够更好地、长期地为轧制的稳定进行和获得良好表面质量而服务。

    三、铝热轧乳化液配液用水指标和相关配液要求
    1、配液用水一般检测项目和指标要求:
    项目 检测结果
    硬度(ppm) 0
    电导率(uS/cm) <10~20
    pH 6-7
    氯离子含量(ppm) 0
    除了对配液用水的指标有一定要求外,铝热轧乳化液配液时也需对配液水的温度及配液方式等做一定要求。

    2、配液水温度
    配液水的温度最好大于40度,水的表面张力很大(73),在其界面上不润湿油,很难将油乳化到水里,而热水的表面张力相对较小,可以是油的粘度变小,热运动有利于有分子运动和分散,加之,乳化剂的合理使用,以及必要的循环等机械剪切力,能让油珠较好地分散到水相中,形成较好的水包油型的乳化液,并在铝热轧生产中得到好的使用。

    3、配液方式
    就铝热轧而言,所用乳化液多呈亚稳定状态,对颗粒度分布或乳化液的稳定性有较严格的要求,因此,对配液时的加油方式、系统循环等也有一定需求。
    配制铝热轧乳化液,需将轧制油加入到水中配制,若轧制油的乳化性很好,可以直接将乳化液加入到水中,搅拌,可很快形成乳化状态的乳化液。但大多轧制油配制时,需要在循环泵前加液,借助循环泵的机械剪切力,才能形成油珠分布合理的,适合热轧生产的水包油型乳化液。

    四、结论
    铝热轧用乳化液中的水相占有很大的比例,选择的配液水对乳化液的稳定性及板带的生产和质量有着至关重要的作用。作为铝热轧乳化液配液用水而言,去离子水是最佳的选择。配液水指标检测和控制和配液水温度及配液方式的选择对获得良好的生产和铝板质量也十分有益。
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