鋁熱軋乳化液配液用水及影響因素

　　鋁板帶軋制包括以生產(chǎn)中厚板及鋁卷為主的鋁板帶熱軋和以生產(chǎn)鋁板帶、箔軋為主的冷軋。所用的鋁軋制工藝潤(rùn)滑劑主要有熱軋鋁板用乳化液、冷軋鋁板用軋制油、鋁箔用軋制油、冷軋鋁板用油水分施技術(shù)等。鋁熱軋用乳化液由熱軋油及水調(diào)配而成，乳化液的濃度通常在2——10%的范圍，其中水相大約占乳化液90——98%的比例，因此，鋁熱軋乳化液中的水對(duì)鋁熱軋的生產(chǎn)及板帶質(zhì)量起到非常重要的作用。本文將對(duì)鋁熱軋乳化液配液用水及相關(guān)影響因素進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。

　　一、水及相關(guān)水的分類

　　水（H₂O）是由氫、氧兩種元素組成的無(wú)機(jī)物，在常溫常壓下為無(wú)色無(wú)味的透明液體。水可分為：硬水（天然水）、軟水和去離子水等。硬水是含有鈣離子（Ca2＋）和鎂離子（Mg2＋）及其它能溶于水的離子的水。軟水是僅去除了硬水中鈣、鎂離子的水。去離子水則是指通過(guò)離子交換裝置將水中的陰、陽(yáng)離子全部去除的水。

　　根據(jù)水的硬度可以將水分類為：

　　一般可采用硬度、電導(dǎo)率來(lái)衡量水的純度。水的硬度就是水中鈣、鎂離子的總濃度，而電導(dǎo)率為水中離子導(dǎo)電能力的大小。

　　天然水：除了含有Ca2＋，Mg2＋離子外，還包含有其它一些離子，這些離子對(duì)水質(zhì)有各自不同的影響。

　　軟水（鈉離子交換水）：水經(jīng)過(guò)鈉離子軟化除去水中的Ca2＋，Mg2＋。該水的特點(diǎn)：所得水的硬度減低，但pH不變；水中陰、陽(yáng)離子的總量基本不變，Na＋的含量會(huì)明顯增加，電導(dǎo)率基本不變；由于再生劑為NaCl，所以鈉離子軟化水中，氯離子（Cl-）含量要高于原水中的氯離子含量。

　　去離子水：由于去除了所有溶在水中的離子，所以水的硬度和電導(dǎo)率均有大幅的降低，利于生產(chǎn)使用。

　　電導(dǎo)率反映了水中陽(yáng)離子和陰離子的量，離子含量越高，水的電導(dǎo)率越大，水的純度越低。例如：某天然水的硬度和電導(dǎo)率一定，那么所制軟化水的硬度會(huì)大大降低，電導(dǎo)率卻基本不變，所制去離子水的硬度和電導(dǎo)率均會(huì)大大的降低，一般情況下，去離子水的硬度基本接近0，而電導(dǎo)率也會(huì)在3uS/cm以下。

　　二、鋁熱軋乳化液配液水的選擇和影響因素

　　1、 采用天然水配液，

　　天然水中鈣、鎂離子對(duì)乳化液的危害最大。鈣、鎂離子可以與乳液中的乳化劑及某些有效成分形成不溶物，從而對(duì)乳液的穩(wěn)定性和有效成分的功效發(fā)揮方面帶來(lái)大的影響，它們不僅影響到乳化液的穩(wěn)定使用，同時(shí)可能影響到軋制生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

　　除鈣、鎂離子外，水中其它離子對(duì)乳液也會(huì)有不良影響，如Na+含量過(guò)高會(huì)增加水腐蝕傾向，降低乳液中有效成分的化學(xué)吸附性等。用高硬度的水配制乳化液，其中的硫酸鹽或氧化物存在，也會(huì)降低乳化液的穩(wěn)定性。如下為幾種主要離子可能帶來(lái)的影響。

　　水中所溶有離子對(duì)水質(zhì)的主要影響：

　　1、 Ca2＋，Mg2＋（鈣、鎂離子）：與堿性物質(zhì)反應(yīng)形成不溶物，如交換器內(nèi)結(jié)垢；能與乳化液中的相關(guān)有效成分反應(yīng)。

　　2、 Cl- （氯離子）：腐蝕性離子，對(duì)金屬產(chǎn)生點(diǎn)蝕；使水中含鹽量增加。

　　3、 SO42-：（硫酸根離子）：增加水的含鹽量；與Ca2＋結(jié)合成硫酸鈣水垢。

　　4、 HCO3-：（碳酸氫根離子）：分解會(huì)產(chǎn)生堿性腐蝕；蒸汽中產(chǎn)生CO2腐蝕。

　　5、 Na＋（鈉離子）：增加水的含鹽量；增加水的腐蝕傾向。

　　2、 采用軟化水配液，

　　由于鈣、鎂離子的危害較大，為此，人們采用鈉離子交換樹(shù)脂，將一價(jià)的鈉來(lái)代替二價(jià)的鈣、鎂，這樣從一定程度上降低了鈣，鎂離子所帶來(lái)的危害。用鈉代替鈣，鎂后，水的硬度降低了很多，不過(guò)乳液中金屬離子的含量并沒(méi)有減少，所以電導(dǎo)率并不會(huì)顯著變化。

　　如果所采用的天然水具有較高的硬度，那么在制備鈉離子交換水時(shí)將有大量的Na＋離子以及一定含量的Cl-離子會(huì)進(jìn)入到乳液中，成為乳化液中主要的離子。當(dāng)乳化液中的Na＋離子及Cl-離子含量較低時(shí)，它們對(duì)乳化液的使用以及生產(chǎn)帶來(lái)的影響常常較小。不過(guò)隨著軋制的進(jìn)行，乳化液的水不斷揮發(fā)，乳液中的離子卻不會(huì)蒸發(fā)，這些離子不斷積累，它們的危害開(kāi)始不斷加大。如隨著水中鈉離子含量的增高，導(dǎo)電性增大，腐蝕速度加快，因?yàn)檫@時(shí)水的電阻減少，腐蝕電流易通過(guò)，從而使電化學(xué)作用加快。此外，鈉離子離子半徑小，穿透能力強(qiáng)，極性強(qiáng)，隨著它的含量的不斷聚集，大量的鈉離子會(huì)在一定程度上破壞有效成分分子在軋輥上的化學(xué)吸附，從而對(duì)乳化液的潤(rùn)滑效果受到影響，而大量鈉離子所形成的鈉皂會(huì)惡化乳液分離性，影響潤(rùn)滑性，同時(shí)伴隨泡沫出現(xiàn)，進(jìn)一步惡化潤(rùn)滑性，所以當(dāng)Na＋離子含量過(guò)高時(shí)，可能出現(xiàn)表面粘鋁等缺陷，此外，鈉離子含量過(guò)高，也可能加大乳液使用量。

　　這種情況，在某客戶處曾出現(xiàn)，由于所使用軟化水（鈉離子交換水）的電導(dǎo)率過(guò)高，大量鈉離子迅速積累，當(dāng)乳液的電導(dǎo)率到達(dá)1500uS/cm后，軋制的表面質(zhì)量開(kāi)始出現(xiàn)問(wèn)題。該用戶更換了去離子水后，他們的生產(chǎn)和乳液的使用都得到了明顯的改善。

　　如上所說(shuō)，氯離子的存在容易對(duì)金屬產(chǎn)生點(diǎn)蝕，也會(huì)加速腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行；

　　3、 采用去離子水配液

　　作為鋁熱軋乳化液配液用水而言，去離子水是最佳的選擇。配液用水采用去離子水可以從根本上消除來(lái)自水質(zhì)可能對(duì)乳液帶來(lái)的影響，水中離子可能帶來(lái)的危害將不復(fù)存在。Ca2＋，Mg2＋的直接危害，及Na＋，Cl-等離子的累積所產(chǎn)生的危害將會(huì)降低到最低。那么，在日常乳化液使用中，板材軋制進(jìn)入到乳液中的金屬離子，就可以通過(guò)日常的維護(hù)來(lái)消除或減輕，這樣，乳化液就能夠更好地、長(zhǎng)期地為軋制的穩(wěn)定進(jìn)行和獲得良好表面質(zhì)量而服務(wù)。

　　三、鋁熱軋乳化液配液用水指標(biāo)和相關(guān)配液要求

　　1、配液用水一般檢測(cè)項(xiàng)目和指標(biāo)要求：

　　除了對(duì)配液用水的指標(biāo)有一定要求外，鋁熱軋乳化液配液時(shí)也需對(duì)配液水的溫度及配液方式等做一定要求。

　　2、配液水溫度

　　配液水的溫度最好大于40度，水的表面張力很大（73），在其界面上不潤(rùn)濕油，很難將油乳化到水里，而熱水的表面張力相對(duì)較小，可以是油的粘度變小，熱運(yùn)動(dòng)有利于有分子運(yùn)動(dòng)和分散，加之，乳化劑的合理使用，以及必要的循環(huán)等機(jī)械剪切力，能讓油珠較好地分散到水相中，形成較好的水包油型的乳化液，并在鋁熱軋生產(chǎn)中得到好的使用。

　　3、配液方式

　　就鋁熱軋而言，所用乳化液多呈亞穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)顆粒度分布或乳化液的穩(wěn)定性有較嚴(yán)格的要求，因此，對(duì)配液時(shí)的加油方式、系統(tǒng)循環(huán)等也有一定需求。

　　配制鋁熱軋乳化液，需將軋制油加入到水中配制，若軋制油的乳化性很好，可以直接將乳化液加入到水中，攪拌，可很快形成乳化狀態(tài)的乳化液。但大多軋制油配制時(shí)，需要在循環(huán)泵前加液，借助循環(huán)泵的機(jī)械剪切力，才能形成油珠分布合理的，適合熱軋生產(chǎn)的水包油型乳化液。

　　四、結(jié)論

　　鋁熱軋用乳化液中的水相占有很大的比例，選擇的配液水對(duì)乳化液的穩(wěn)定性及板帶的生產(chǎn)和質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用。作為鋁熱軋乳化液配液用水而言，去離子水是最佳的選擇。配液水指標(biāo)檢測(cè)和控制和配液水溫度及配液方式的選擇對(duì)獲得良好的生產(chǎn)和鋁板質(zhì)量也十分有益。