镀锡[铬]带钢车间设计(design of tinplated/tin free strip plant)

在冷轧低碳带钢表面上镀锡[铬]，生产镀锡[铬]带钢的车间设计。镀锡带钢(中国俗称马口铁)表面光亮、耐腐蚀、有良好的成型性和锡焊性、能进行精美的印刷，主要用于食品包装和轻便耐蚀容器。镀铬带钢即无锡带钢，可代替镀锡带钢，多用作啤酒、碳酸饮料等的罐头包装材料。工业发达国家镀锡[铬]带钢约占冷轧带钢总产量的4％～14％。车间设计的原则和方法见轧钢厂设计。

简史  1730年英国首先生产热镀锡钢板。1934年德国首次建成窄带钢电镀锡试验机组。1937年美国建成第一条带钢连续电镀锡线。此后，多种电镀锡法相继出现，代替了热镀锡法。中国于1962年开始生产热镀锡板，1972年开始生产电镀锡板，1979年在武汉钢铁公司建成第一条宽带钢连续电镀锡线。

1953年美国用浸渍铬酸处理法和电解铬酸盐一磷酸盐处理法制成无锡板，并于1967年研究成功在电镀锡作业线上生产镀铬带钢。中国于1985年建成窄带钢镀铬试验机组。

设计规模和产品方案 典型镀锡和镀铬带钢的断面结构见图1、图2。

产品的厚度为0．1～0．55mm，宽度为460～1200mm。镀锡(层重)量为5．6～22．4g／m2(两面合计)，亦可生产两面镀层厚度不同的差厚镀层。镀铬板镀(层重)量：金属铬层不小于30mg／m2(单面)，Cr2O3•nH2O层中含铬量不小于5mg／m2(单面)，根据使用要求选择。镀锡机组的运行速度为100～600m／min，单机年生产能力为4～30万t。在通常情况下：当机组运行速度为100m／min时，年产约4万t；为150～180m／min时年产约6万t；为300m／min时年产约10～15万t；为500m／min时年产约20万t；为600m／min时年产约25～30万t。车间规模是从总体考虑唇，根据经济合理性选用一条或多条机组。

工艺流程 基本工艺流程包括将原板在镀锡[铬]机组内进行脱脂、酸洗、电镀、锡层软熔处理(用于镀锡带)、化学处理和涂油等工序。图3为电镀锡[铬]带钢生产工艺流程图。

工艺设备选型 主要包括脱脂槽和酸洗槽、电镀锡槽、电镀铬槽、锡层软熔处理装置、化学处理槽和涂油机等设备选择。

脱脂槽和酸洗槽 为了清洗原板表面上粘附的油脂和其他异物等，镀锡[铬]机组中都设有脱脂槽和酸洗槽。有的机组设有化学脱脂槽和电解脱脂槽，也有的机组仅设电解脱脂槽。电解脱脂槽内导电方式有用导电辊法的，也有用中间导体法的，多数采用中间导体法。

酸洗槽分硫酸酸洗和盐酸酸洗两种，高产量机组都采用硫酸电解酸洗。槽内的导电方式与电解脱脂槽类同。

脱脂槽和酸洗槽都有立式槽和卧式槽两种型式，根据现场条件选定。

电镀锡槽   分立式槽和卧式槽两种。按槽内所盛的电解液分，有硫酸亚锡、卤化亚锡、硼氟酸亚锡和碱性锡酸盐四种：(1)硫酸亚锡。即苯酚磺酸锡。商品名称叫佛罗斯坦(Ferrostan)电解液，电流密度和阴极效率较高，操作稳定，腐蚀性较低，世界上一半以上的设备采用此电解液。(2)卤化亚锡。又称卤素电解液。电流密度和阴极效率比佛罗斯坦电解液高，但腐蚀性大，且含氟化物有害气体，世界上20％的镀锡板带采用此电解液生产。(3)硼氟酸亚锡。又称拉色斯坦(Rassestein)电解液，优缺点介于前两者之间。(4)碱性锡酸盐电解液。优点是没有附加剂，能生成高质量沉积层，对钢基没有腐蚀；但电流密度低，生产能力低，电耗为酸性液的两倍，已基本上不建。

盛卤化亚锡电解液的电镀槽为卧式槽，其他的电镀槽都为立式槽。槽子的尺寸和个数根据产品品种和产量选定。电镀槽通常采用可溶性阳极，但也有采用不溶性阳极的。

电镀铬槽  电镀槽内的电解液，主要含铬酸和少量能促使铬沉积的接触剂。镀铬法分一步法和二步法。一步法是在一组镀槽内镀上金属铬和铬的水合氧化物，此法工艺和设备较为简单；二步法是先在一组镀槽内镀上金属铬，再在另一组镀槽内镀上铬的水合氧化物，此法工艺灵活，控制比较容易。

电镀铬槽为立式槽，都采用不溶性阳极，并配有铬离子供应设备。

锡层软熔处理装置  由立式软熔塔和淬水槽所组成。加热方式一般用电阻加热，年产20万t以上的机组倾向采用电阻和感应联合加热。通过加热使锡层熔融，并迅速用水冷却，从而使锡层光亮，以提高镀锡层的结合力与抗腐蚀能力。

化学处理槽  用铬酸或铬酸盐溶液对带钢进行钝化处理的装置，即钝化槽。也有在钝化处理前，先在盛有碳酸钠溶液的预处理槽中进行清洗，以除去软熔处理时所形成的氧化锡，为钝化处理准备好活性表面，钝化槽有立式槽和卧式槽两种，根据工艺需要选定。

涂油装置 分喷射乳化液装置和静电涂油机两种，静电涂油在带钢表面形成的油膜薄而且比较均匀，设计时较多选用静电涂油机。

车间组成和平面布置 见镀锌[铝、铅]带钢车间设计

消耗指标  中等规模的电镀锡机组每吨成品的主要消耗指标为：基板约1．02～1．08t；锡约6～8kg；电力约130～270kW•h。