關鍵詞:電鍍錫;錫溶解系統(tǒng);不溶性陽極

    傳統(tǒng)的電鍍錫方法有不溶性陽極、可溶性陽極之分。可溶性陽極電鍍錫方法的缺點是帶鋼在寬度方向的鍍層均勻性控制不好，陽極的維護勞動強度大，現(xiàn)在可溶性陽極逐漸為不溶性陽極所取代。不溶性陽極電鍍錫方法是將鈦合金極板表面鍍上約15μm的鉑或氧化釔金屬，安裝在帶鋼的兩側，與整流器陽極相連接。電鍍過程中，Sn2+在直流電流的作用下，得到電子變成金屬錫原子而沉積在陰極帶鋼表面上，電鍍液中的錫離子通過外部不斷輸入，即通過錫溶解槽來提供。上海梅山鋼鐵股份有限公司1420冷軋電鍍錫機組采用的是不溶性陽極電鍍錫方法，因此它需要有獨立的錫溶解系統(tǒng)以補充由于鍍錫而消耗的錫離子。

    1·錫溶解系統(tǒng)的結構功能

    錫溶解系統(tǒng)主要是由錫溶解槽、沉淀槽和循環(huán)泵及配管等組成，如圖1所示。錫溶解槽上方有加錫裝置，打開錫粒投入閥，將一定量的錫粒(直徑為2～3mm)投入錫溶解槽，然后由供液泵(PC-12)將電鍍循環(huán)槽內(nèi)的電鍍液打入一定量到溶解槽，再打開氧氣供應閥門，供應一定量的氧氣，則金屬錫粒在槽內(nèi)網(wǎng)板上進行反應，生成Sn2+。溶解好的溶液經(jīng)溢流口到沉淀槽內(nèi)，在沉淀槽內(nèi)經(jīng)三級沉淀溢流到電鍍循環(huán)罐內(nèi)，補充錫離子，從而保證了電鍍液中Sn2+濃度的穩(wěn)定，維持一定的工藝條件。

    錫溶解系統(tǒng)的結構特點是:

    (1)用小直徑的金屬錫粒增加反應面積;

    (2)罐體下部裝有多孔網(wǎng)板隔開錫粒，形成固液流動層以增加溶解氧的移動速度;

    (3)密閉型罐體，通過循環(huán)泵(PC-13)打循環(huán)和調(diào)節(jié)自動閥(PVC-1312)的開口度，溶解罐內(nèi)形成高壓流動層。

    2·錫溶解系統(tǒng)的控制

    錫溶解系統(tǒng)是通過建立氧氣流量、吹氧時間與Sn2+濃度間的平衡比例關系，在穩(wěn)定的壓力、流量、溫度、液位等條件下，控制氧氣量而達到穩(wěn)定供Sn2+目的。

    (1)氧氣流量控制

    錫離子濃度分析儀檢測的Sn2+含量信號被送入PLC并存儲。同時，來自錫離子控制功能的信號被送入氧氣流量控制計FE-1311?？刂破鬏敵鲞B續(xù)信號，以操作氧氣流量控制閥FCV-1311。

    (2)壓力控制

    壓力計PT-1312:錫溶解罐內(nèi)的壓力通過此遠程密封型壓力變送器檢測，并將信號送入PLC。控制器輸出連續(xù)信號，以操作循環(huán)管道上的自動閥PVC-1312。

    (3)差壓測量

    壓差計PT-1313:錫溶解罐內(nèi)的差壓通過此遠程密封型差壓變送器測量，并將信號送入PLC。

    (4)網(wǎng)板差壓測量

    壓差計PT-1314:錫溶解罐內(nèi)網(wǎng)板差壓通過此遠程密封型差壓變送器測量，并將信號送入PLC。

    (5)循環(huán)流量測量

    流量計FT-1315:流量速度通過此電磁型流量計檢測，并將信號送入PLC。

    (6)溫度測量

    溫度計TE-1316:錫溶解罐內(nèi)的溫度通過此熱電阻檢測，并將信號送入PLC。溫度過高時，氧氣安全閥XV-1311將關閉。

    (7)液位檢測

    液位計LE-1317:錫溶解罐的液位通過此電容式液位計測量。報警信號被送入報警顯示盤(PLC)。

    3·錫溶解系統(tǒng)工作原理

    3.1 錫溶解原理

    錫粒在電鍍液中的溶解速度非常緩慢，需要通入氧氣，以加快反應速度。其反應式如下:

    根據(jù)此方程式，溶解1kg錫所需要的氧氣量為94L，由于氧氣的有效利用率只有70%左右，因此實際氧氣消耗量約134L/kg。氧氣的供應量不能太小，也不能過多。供應過量的氧氣，則有可能使Sn2+繼續(xù)氧化，生成Sn4+，即發(fā)生反應:

    Sn+O2→SnO2(2)

    3.2 錫溶解罐內(nèi)的重量測定原理

    錫溶解罐內(nèi)錫粒的重量測定采用的是動態(tài)重量測定法則，即在溶液穩(wěn)定流動條件下建立錫的填充量與槽內(nèi)壓差間的對應關系，通過槽內(nèi)壓差計顯示的數(shù)據(jù)推算出槽內(nèi)錫粒的重量，有A，B，C3種模式。

    模式A錫溶解槽靜止時，如圖2所示。

    模式B錫溶解槽運行時，如圖3所示。如果錫粒是攪拌著的，錫粒的填充量是能作為壓差測定出來的。即便是錫溶解槽的內(nèi)壓產(chǎn)生變化，差壓也是不會變化的，如表1所示。模式C錫溶解槽運行(不穩(wěn)定)時，如圖4所示。

    高位填充時，錫粒如果超過低壓側的測定位置而被攪拌的話，實際的錫粒重量作為壓差不被測定出來，而在較低位置上被推移下去。

    錫粒因攪拌而產(chǎn)生散亂的話，壓差測定值也會變得不穩(wěn)定。

    將表1中溶解罐內(nèi)錫粒填充量(x)與槽內(nèi)壓差(y)數(shù)據(jù)之間的關系用曲線表示，如圖5所示，可以列出它們之間的函數(shù)關系式為

    y=11.50515x+33.31377(3)

    將式(3)輸入PLC，通過壓差計PT-1313顯示的壓力值可以計算出罐體內(nèi)錫粒的重量。錫粒重量控制在5.5～6t之間，低于5.5t時就打開錫粒投入閥。