酸洗机械设备和工艺介绍.ppt

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1、酸洗机械设备和工艺介绍,第一部分：设备介绍,酸洗设备大体分为三部分： 1 入口设备：带钢卷供给设备、开卷机、直头机、分切剪、焊接机、入口活套、拉矫机、各种辊系； 2 工艺段设备：酸洗槽、清洗槽、挤干辊、干燥器、酸雾洗涤装置等； 出口设备：出口活套、月牙剪、圆盘剪等。 （主视图、俯视图）,酸洗机组设备组成,酸洗机组入口段设备,带钢供给设备 （包括1#步进梁、2#步进梁、对中装置) 根据首钢冷轧厂冷轧系统的整个生产计划安排，由热轧卷库内吊车把要轧制的钢卷依次吊放到酸洗-轧机联合机组的1#入口步进梁上。步进梁上的钢卷通过步进梁运输，和在运输过程中人工确认钢卷号、拆除捆带，然后将钢卷输送到梭车上。其主

2、要由提升机构和横移机构组成。 测宽测径装置 位于NO.2步进梁第三卷位处，进行测量钢卷宽度直径，为后序工作作准备。其主要组成部分为机架、导杆、接触板、宽度测量臂和驱动装置。,地辊站 位于No.2步进梁的定梁上，安装在滚动轴承上，其主要作用是拆除钢卷捆带时使用。 开卷器 开卷器位于2#步进梁4#卷位的旁边，主要用于拆捆带和对带头进行预弯，便于钢卷带头顺利通过穿带导板。 梭车 梭车位于No.2步进梁后，用来接收步进梁传输来的钢卷，然后将钢卷按需要分配到两个钢卷小车上，同时梭车具有旋转90功能，便于钢卷小车接收钢卷。,酸洗机组入口段设备,钢卷小车 钢卷小车是将钢卷从梭车鞍座上运送到开卷机卷筒上。 钢

3、卷小车的形式有地坑式和地平式：地坑式小车寿命较长，可以自动对中，自动上卷，但地坑上需活动盖板，人工操作有一定的危险性；地平式小车寿命较短，不能自动上卷、对中，但因为是在地平上，所以操作较安全。首钢酸连轧线采用地坑式钢卷小车。 钢卷小车由三部分组成：轨道，车体，提升机构 。 开卷机 开卷机用于将成卷的带钢展开，使之可进行进一步的加工。为了保证机组的连续运行，在酸洗线上一般设置两台开卷机。 开卷机将带钢支撑在一个可涨缩的卷筒上：钢卷由钢卷小车送到卷筒上时，卷筒的扇形块涨开，将钢卷内圆紧紧撑住，保证钢卷不会滑动或转动。在带头与上一卷带尾焊接之后，开卷机提供张力（通过一个张力计反馈张力），以保证带钢平

4、稳地进入工艺线。,酸洗机组入口段设备,外支撑 外支撑机构由液压控制动作，在开卷时防止由钢卷重量引起的芯轴弯曲。外支撑由基架、支撑轴承、曲柄系统组成 压辊 钢卷装到开卷机芯轴上后，压辊就压到钢卷上。压辊安装在钢卷后面的移动架上，其定位是由与架子相连的液压缸来实现的。压辊同开卷机芯轴一起转动，使带钢头部穿过直头机。钢卷尾端从1#开卷机上甩尾后，压辊接着转动直到带钢从直头机穿带完成。 防皱辊 防皱辊位于开卷机后面低一些的位置上。在开卷过程中，钢卷外径在不断减小，因此，防皱辊必须以恒定的距离跟踪钢卷的外径。 防皱辊为表面强化的固熔钢，由滚动轴承支撑。调节由液压缸来实现。防皱辊的更换由专用的辅助设备来完

5、成，更换时将辅助设备放到钢卷小车上来实现换辊。,酸洗机组入口段设备,直头机 直头机用来矫直带钢头部和尾部，使之达到焊机的焊接条件。穿带时，通过直头机的上辊与下辊啮合来矫直带钢。 对中侧导辊 在穿带和运行过程中，对带钢进行引导和对中。带钢对中装置由液压驱动，通过装在液压缸上的位置传感器，根据2级机传来的数据可以自动调整与带钢相对应的宽度。 分切剪 采用液压驱动的下切式分切剪，用于剪去破损的或超差的来料端部，便于焊接，同时也可以分卷和切去带尾。该分切剪的布置使得上剪刃在液压缸的一个行程下就可以完成一个剪切周期（上下一次算一个周期）。这样使得分切剪动作平稳，冲击小，剪切周期短。该分切剪还配有自动剪刃

6、间缝调节系统。液压控制的刀刃打开装置和刀刃滑道调整装置使得换剪周期大大缩短，能够实现剪刃快速更换和离线维修（修磨和加垫片）。,酸洗机组入口段设备,转向夹送辊（1#、2#） 1#转向夹送辊位于酸洗线的上轧制线，在入口分切剪和焊机之间，与转向辊一样用来将上轧制线的带钢头端转到下轧制线上。转向夹送辊包括两个辊：上驱动辊的提升与下降由液压缸完成，下辊是惰辊，起转向作用。启动上辊便是夹送辊作用，用来穿带。运行时，上辊抽出；下辊用来作转向辊，将带钢从上轧制线转到下轧制线上。初次穿带时，上辊抽出。穿带时，若检测到带钢头，上辊应用；若检测到带钢尾端离开夹送辊，上辊再次抽出。 2#转向夹送辊位于下轧制线的入口处

7、，下轧制线过料台和焊机之间。它接收从上轧制线来的带钢头端并将其转向送到下轧制线。它还可以充当夹送辊的作用，将带钢送到焊机处。,酸洗机组入口段设备,酸洗机组入口段设备,激光焊机 焊机的功能就是把带钢缝合在一起，从而形成连续的作业线生产，激光焊机在酸洗连轧机组是关键设备，它直接影响着机组的生产效率和产量，本项目中选用的是日本三菱技术革新后的激光焊机。利用激光束聚焦获得的高功率光斑投射工件，熔化金属焊接，激光焊接是一种新型的焊接方式，具有高深宽比，焊缝宽度小，热影响区小，变形小，焊接速度快。焊缝平整、美观，焊后无需处理或只需简单处理工序。焊缝质量高，无气孔，可减少和优化母材质杂，组织焊后可细化，焊缝

8、强度、韧性至少相当于甚至超过母材金属。 可精确控制，聚焦光点小，可高精度定位，易实现自动化。可实现某些异种材料间的焊接。,酸洗机组入口段设备,转向辊 转向辊用来将带钢导向到所需要的方向。有的转向辊带有压紧辊，用来帮助喂料。 纠偏辊 纠偏辊是在带钢运行过程中，将带钢的中心线与设备的中心线对齐。 通常纠偏辊有单辊式、双辊式和三辊式 张力辊 在酸轧联合机组中，各个工艺段区间带钢常常需要选取不同的张力，以适应不同工艺要求。张力辊装置就是用于在连续带钢生产线上实现张力调节的一种设备。张力辊的原理为：带钢包绕在张力辊上，在其包绕接触处（即包角处）产生磨擦力，使出口张力与入口张力按某种规律变化，借此改变张力

9、值，对机组实现张力控制。,酸洗机组入口段设备,入口活套 入口处的带卷、带头尾、焊接等操作，需要带钢停留一定时间，为了使带钢在酸洗槽中不停留，需要有储存一定量带钢的装置。通过活套车在活套轨道上往复行走，可达到储存带钢或释放带钢的目的。 在酸洗线上，一般设置三个活套，其中，入口活套带钢储存量最大。三个活套装置的机构基本相同。 活套系统由活套车、活套车驱动装置、活套门、底部带钢支撑辊、穿带装置和换辊装置组成。,活套车 活套有双层活套车和单层活套车等多种形式，活套车上带有转向辊、无驱动的滑轮及活套车末端支撑辊。活套车的移动利用钢丝绳通过滑轮来完成。活套车带有车轮，可以在轨道上移动，活套车轴向导向只用一

10、个轨道来进行，轴向导向的辊子通过偏心轮来调整。活套车带有控制导槽，用来驱动活套门的开和关。,酸洗机组入口段设备,活套门 活套门用于运输存储的带钢，安装在活套车行进方向的两边，通过杠杆由活套车来完成进出摆动。活套门在末端位置有自锁功能，通过一个弹簧轮和一个凸轮来实现自锁，每个活套门在末端都处于安全机械位置。,酸洗机组入口段设备,活套车驱动系统 利用钢丝绳通过无驱动的滑轮及驱动的转向滑轮来完成对活套车的驱动。 主要特点 1.利用钢丝绳通过无驱动的及驱动的转向滑轮驱动活套车，活套车的两边都有钢丝绳。 2.三个独立驱动单元：布置在松弛侧和张力侧之间，钢丝绳绕在独立的驱动滑轮上。 3.松弛侧活套车的一端

11、施加带钢张力和较低的钢丝绳张力； 张力侧活套车的另一端施加较高钢丝绳张力。 4.松弛侧和张力侧的钢丝绳锚固在固定点。活套车通过驱动滑轮可以在固定点之间前后移动。 5.通过液压缸，在松弛侧的钢丝绳施加预张力。钢丝绳预张力使钢丝绳绷紧并防止它在滑轮上打滑。,酸洗机组入口段设备,拉矫机 拉矫机布置在入口活套后，酸洗槽前。带钢进入拉矫机，在张力的作用下经过反复弯曲，在拉伸和弯曲的叠加作用下，产生弹塑性拉伸变形，不仅使热轧带钢表面的氧化铁皮去除或疏松，从而降低酸液的消耗量及提高机组速度，而且通过对带钢的拉伸能改善热轧板形。 由于拉伸矫直机具有矫直效果好、残存应力小、所需的矫直张力小、操作简便等优点，在现

12、代化的板带材生产企业中得到广泛应用，已逐步成为板带材精整工序中不可缺少的组成部分。 （布置图、结构图、传动、换辊装置）,酸洗机组工艺段设备,这些设备一般布置在酸洗机组的中部。酸洗工艺段与酸再生是相辅相成的，缺一不可。酸洗线产生的废酸必须经酸再生机组经过一系列物理、化学方法处理后，再返送回工艺段使用。这样既充分利用了酸资源，还生成了副产品氧化铁粉，同时对环境保护也有很大好处。,酸洗机组工艺段设备,紊流酸洗槽 酸洗槽是紊流酸洗系统中的一个主要组成部分，其主要功能是去除带钢表面的氧化物层。 整个酸洗槽分成3段，每段长30米，还有一个2.5米长的预漂洗槽。长时间停车后，把带钢从漂洗段拖出的情况下，使用

13、预漂洗槽进行清洗。,漂洗槽 酸洗线的漂洗段设计成5 级冲洗。漂洗槽分为5 个喷淋段，每段设有两组喷淋管，一组喷淋管为正常生产时向钢板喷射的漂洗水；另一组喷淋管为事故时向钢板喷射脱盐水。漂洗槽还设有酸雾排放口，以防止酸雾逸散。各段之间设有挤干辊，使带钢带出的漂洗水量达到最小，挤干辊配有可锁定的由PP制成的双作用滑行门凹口。 另外在酸洗段还有与酸洗槽及漂洗槽相配套的循环加热系统，挤干辊、换热器、烘干系统等。 （酸洗工艺段三维图）,酸洗机组工艺段设备,酸洗机组出口段设备,出口活套 在酸洗工艺段的下方，一般布置两个活套。1出口活套用于带钢宽度及更换切边剪剪刃时储存一定量的带钢，以保持恒定的酸洗速度；2

14、出口活套布置在1出口活套的下方，入口活套的上方。当冷轧机出口剪切、分卷时，该活套储存一定量的带钢，以保证酸洗机组以较恒定的速度生产。,圆盘剪 回转式圆盘剪是用于冶金工厂连续生产线上的重要设备，其主要功能是剪切带钢的毛边，也称剪板机，如连续酸洗冷轧机组、横切机组、纵切机组以及其它带钢精整机组都配置有圆盘剪。特别是用于酸洗冷轧联合机组上的圆盘剪，其切边质量直接影响着冷轧带钢产品的质量。,酸洗机组出口段设备,圆盘剪结构特点： 1、刀轴不用电机驱动，而依靠圆盘剪前后设备提供的拉力进行剪切。 2、两组机架上设置有四对刀盘，其中二对刀盘处于剪切位置，另外两对刀盘处于备用位置，可以更换刀盘和调整剪切参数；如

15、果其中一套切边剪和碎断剪之间的溜槽发生废料堵塞或发生其他故障，就可以启用另一套备用设备，从而消除由于发生废料堵塞而造成的对连续生产的影响。 3、装有两套机架旋转双速齿轮电机，由双速齿轮电机直接传动机架旋转机构，在旋转机构上装有一个锁紧液压缸，当机架旋转到位后，锁紧液压缸驱动一个凸状楔形块，将楔形块插入机架上的楔形凹槽内，将机架锁紧定位。需要换刀时，只需一分钟就可将机架及备用刀盘一起旋转180度，并可准确定位在工作位置上。,酸洗机组出口段设备,圆盘剪结构特点： 4、圆盘剪具有自动调节刀刃间隙、自动调节重叠量、在生产线上快速回转更换刀具等功能；装有四套刀刃间隙调整机构和四套刀盘重叠调整机构，在剪切

16、时可根据来料钢板厚度的变化，通过控制系统自动准确地调整刀刃间隙和刀盘重叠量。 5、适应剪切宽度的变化，设备上装有宽度调整装置，由双速电机通过滚珠丝杠调整机架的开口度，以满足高精度调宽的要求。 6、剪刃间隙的调整、刀盘重叠量的调整以及剪切宽度的调整均选用双速电机调整快速粗调、慢速精调；采用弹簧液压锁紧机构锁定刀盘，从而达到既能快速更换刀盘、又能保证刀盘定位精确的要求。,酸洗机组出口段设备,碎断剪 碎断剪的作用是将圆盘剪剪切下来的带钢毛边剪切成碎块以便收集、装箱和运输。4个碎断剪（与圆盘剪一起）分别安装在两个独立的底座上，布置在带钢的两侧，通过万向轴、预紧旋转丝杠和滚动轴承调节其宽度。位置调整好后

17、，下部卡紧装置在液压缸作用下与底座卡紧，以便稳定剪切。 月牙剪 当带钢的宽度由宽变窄时，圆盘剪的宽度也要变窄，但圆盘剪的宽度只能逐渐地调整。这就需要用月牙剪在焊缝连接处将两条带钢的边缘剪成月牙形，以便将圆盘剪的宽度逐渐变窄。一般在切边圆盘剪的前面都要设置该装置。 (入口段设备和活套演示）,酸洗机组出口段设备,第二部分酸洗工艺,目录,1、酸洗理论基础 （1）酸洗概述 （2）酸洗原理 （3）影响酸洗的因素 （4）紊流酸洗 （5）酸洗后序处理漂洗工艺 （6）酸洗引起的带钢缺陷 2、首钢1850mm酸洗工艺设计 （1）1850mm工艺流程 （2）1850mm化学工艺段设计描述 （3）1850mm酸洗模

18、型,酸洗概述酸洗定义,酸洗是用化学方法除去金属表面氧化铁皮的过程，通常采用盐酸（HCl），因此也叫化学酸洗。,酸洗概述酸洗目的,目的：去除热轧带钢表面的氧化铁皮（铁锈）,轧制时会将氧化铁皮压入带钢基体，影响冷轧板表面质量及加工性能。 氧化铁皮破碎后进入冷却润滑的乳化液系统，损坏设备并缩短乳化液使用寿命。 损坏轧辊。,酸洗概述除磷（氧化铁皮）方法,机械除鳞,化学除鳞,机械化学联合除鳞,砂轮研磨 弯曲破鳞 喷丸破鳞,有酸除鳞 无酸除鳞 碱洗除鳞 电解除鳞,喷丸破鳞酸洗 拉矫酸洗,弯曲酸洗,酸洗概述酸洗种类,盐酸酸洗,硫酸酸洗,氢氟酸酸洗,磷酸酸洗,混合酸酸洗,硝酸酸洗,酸洗种类,酸洗概述酸洗技术发

19、展,深槽酸洗,浅槽酸洗,浅槽紊流酸洗,早期。酸液深10001200mm。,70年代中期。酸液深4001000mm。,70年代末期，1983年德国MDS公司开发了紊流酸洗。酸液深小于400mm 。,酸洗概述三种酸洗技术的比较,酸洗概述酸洗机组,按带钢酸洗的过程分类可分为连续卧式酸洗机组、连续塔式酸洗机组和半连续式酸洗机组（它也称推拉式或推式）。,酸洗概述酸洗机组的比较：连续酸洗机组,连续式酸洗机组的工艺特点是钢卷逐卷展开后，钢卷与钢卷之间头尾焊接起来连续地通过酸洗槽。,酸洗概述酸洗机组的比较：推拉式酸洗机组,推拉式酸洗机组酸洗，每根带钢经夹送辊依次咬入，不用焊接，推送向前，直至卷取，逐卷带钢间断

20、地通过酸洗机组。,酸洗概述酸洗机组的优缺点比较,酸洗原理氧化铁皮的形成,氧化铁皮是金属在加热、热处理或在热状态进行加工时形成的一层附着在金属表面上的金属氧化物。,酸洗原理氧化铁皮的形成,轧件经粗轧后沿辊道向热连轧轧机运行时，温度为1000左右，这时在轧件表面上已生成了一层薄的氧化铁皮，而轧前高压水除鳞机可将它们清除掉。当轧件在连轧机上轧制时，板坯在各机架轧机间暴露的时间极短，而且大的压下阻碍了带钢表面上形成厚的氧化铁皮，而所形成的氧化薄膜立即被破坏并受到水的冲洗，因此，可以说刚刚从精轧末机架出来的带钢，虽然温度有780850的较高温度，但带钢表面的氧化铁皮是极薄的。带钢从精轧末机架出来后，进入

21、喷水装置，而后卷成带钢卷并缓慢冷却，就是在这段时间里，带钢表面被氧化而生成氧化铁皮。,酸洗原理氧化铁皮的形成,结论：带钢表面的氧化铁皮是热轧带钢在终轧后、卷曲时及冷却时产生的。,酸洗原理氧化铁皮的形成,在从精轧末机架出来的带钢表面上，铁原子首先与空气中的氧原子结合形成第一层氧化物，这层氧化物可能是致密的Fe3O4，或者是疏松的FeO。在第一种情况下，氧化铁皮的进一步增长过程可能只靠氧和铁的离子扩散来进行的；在第二种情况下，空气中的氧可自由地通过多孔、疏松的氧化铁皮，而使氧化铁皮加厚和致密化。无论上述哪种情况，最终结果就是形成了我们通常所看到的带钢表面的氧化铁皮。,酸洗原理氧化铁皮的形成,Fe,

22、O,FeO,Fe3O4,Fe2O3,酸洗原理氧化铁皮的形成,含氧量 22 24 26 28 30 32,温度 1200 1000 800 600 400,Fe3O4,Fe2O3,铁氧状态图,酸洗原理氧化铁皮的形成,氧化温度对氧化铁皮的影响图,温度（摄氏度）700 900 1100,FeO Fe3O4 Fe2O3 体积总分子量,FeO,Fe3O4,Fe2O3,酸洗原理带钢氧化铁皮组织结构,由于热轧带钢的化学成分、轧制温度、轧制后的冷却速度及卷取温度的不同，所以带钢表面上所生成的氧化铁皮的结构、厚度性质亦有所不同。,酸洗原理带钢氧化铁皮组织结构,酸洗原理带钢氧化铁皮组织结构,红色氧化皮表面，生成温

23、度5701100,带钢基体,富氏体FeO,磁性体Fe3O4,氧化铁Fe2O3,酸洗原理带钢氧化铁皮组织结构,红色氧化皮表面，生成温度5701100, 但从570开始缓冷,带钢基体,磁性体Fe3O4,氧化铁Fe2O3,酸洗原理带钢氧化铁皮组织结构,蓝灰色氧化铁皮表面，生成温度大于1100,带钢基体,富氏体FeO,磁性体Fe3O4,酸洗原理带钢氧化铁皮组织结构,结论： 经过一般的热轧和退火后，氧化铁皮由FeO相组成，Fe3O4层仅为氧化铁皮层的418%，在许多情况下没有Fe2O3。且氧化铁皮层不分层的，在铁被氧化的同时，体积增大使氧化铁皮层出现裂缝和起皮，从而使生成的氧化铁相互渗透而且是不规则的。

24、,酸洗原理有利于酸洗的氧化铁皮,影响带钢表面氧化铁皮的因素 终轧温度及速度 冷却速度 卷曲温度 轧辊粗糙度,酸洗原理有利于酸洗的氧化铁皮,终轧温度和轧制速度,温度（摄氏度）400 600 800 1200,氧化速度,准确控制轧制速度,酸洗原理有利于酸洗的氧化铁皮,冷却速度,酸洗原理有利于酸洗的氧化铁皮,卷曲温度,氧化温度对氧化铁皮的影响图,温度（摄氏度）700 900 1100,FeO Fe3O4 Fe2O3 体积总分子量,FeO,Fe3O4,Fe2O3,酸洗原理有利于酸洗的氧化铁皮,轧辊粗糙度,酸洗原理有利于酸洗的氧化铁皮,结论： 对酸洗有利影响的带钢应满足 低的终轧温度和较高的轧制速度 低

25、的卷曲温度 较高的冷却速度 光滑的轧辊,酸洗原理带钢表面氧化铁皮的可酸洗性,酸洗可能性,酸洗原理酸洗机理,溶解作用：氧化铁皮与酸发生化学反应而被溶解。 机械剥离作用：金属铁与酸作用生成氢气，机械地剥离氧化铁皮。 还原作用：生成的原子氢使铁的氧化物还原成易于酸作用的亚铁氧化物，然后再与酸作用而被除去。,酸洗原理酸洗机理,Fe2O3+H2SO4Fe2(SO4)3+H2O,溶解作用,FeO+H2SO4FeSO4+H2O,Fe2O3+HCl FeCl3+H2O,Fe3O4+HClFeCl3+FeCl2+H2O,Fe3O4+H2SO4Fe2(SO4)3+FeSO4+H2O,反应能力,FeO+HClFeC

26、l2+H2O,反应能力,酸洗原理酸洗机理,机械剥离作用,Fe2O3,Fe3O4,FeO,基铁,Fe+HCl FeCl2+H2 (占33%) Fe+H2SO4FeSO4+H2 (占78%),酸洗原理酸洗机理,还原作用,Fe2O3,Fe3O4,FeO,基铁,Fe+HCl FeCl2+H2,Fe2O3+H FeO+H2O Fe3O4+H FeO+H2O FeCl3+H FeCl2+HCl,H,H2,影响酸洗的因素,材料物理性因素 工艺因素,影响酸洗的因素,影响酸洗的因素,氧化铁皮组成结构及厚度,影响酸洗的因素,钢铁成份及合金组成,使致密,使疏松,Mg、Ca,SiO2、尖晶石结构Cr2O3FeO（不锈

27、钢）,Al,C,影响酸洗的因素,带钢厚度,带钢冷却工艺,氧化铁皮,带钢厚度及冷却工艺,影响酸洗的因素,酸液种类,影响酸洗的因素,酸液温度、浓度（以盐酸为例）,提高酸液的浓度和温度也同样能够增加酸洗速度。如前所述，在盐酸酸洗中，浓度对酸洗速度的影响大于温度对酸洗速度的影响。例如，当酸浓度从2%增大至经25%时，盐酸酸洗的速度增加约10倍。当温度自18升高至60时，盐酸酸洗速度提高910倍。,影响酸洗的因素,酸液铁盐偏含量,酸含量增加和温度升高时，酸洗时间可减少，且随着FeCl2含量的增加，酸洗时间急剧减少到最小，此时FeCl2的浓度比饱和浓度低4%8%。以后，酸洗时间又急剧增加，一直到FeC12

28、达到饱和，酸洗时间最长。酸溶液温度越低，酸洗时间的最小值也就越明显。最短的酸洗时间是在FeCl2最佳含量的情况下得到的，即FeCl2的浓度低于饱和浓度48%。,影响酸洗的因素,机械拉矫影响,带钢经拉伸矫直机反复弯曲变形后，由于氧化铁皮与基铁的塑性不同，氧化铁皮将会不同程度地从带钢表面上剥落下来或产生裂缝，因此，破鳞将能明显地增加酸洗速度。实验指出，用硫酸酸洗时，采用破鳞机可减少10%50%的酸洗时间。,影响酸洗的因素,紊流影响因素,在连续酸洗机组中，酸槽内的酸溶液不仅受酸槽结构和喷头压力的影响，还受到在酸溶液中运动的带钢和酸洗时生成的氢气所搅动。因此，凝聚在带钢表面上的蒸气及附着在表面上的氢气

29、泡会被及时除掉，也会使钢材附近的酸溶液不断更新，酸液成分保持均匀，同时也能更好地让酸与带钢表面接触，这样可以使酸洗过程进行得更快更好，从而提高了酸洗速度。,关于紊流，后面有详细讲解,影响酸洗的因素,其它,最后应当指出的是，一些含碳量较高强度较大的中、高碳钢，为了便于轧制，在酸洗之前都要进行退火处理（初退火）。这些经过初退火的带钢，长时间（大约24小时）在高温（约780）下加热，使得钢板表面的氧化膜加厚，加之钢中的硅、铬等元素的原子在高温下较多地从钢板内部向外扩散并与钢板表面的氧原子结成难溶的氧化物，从而增加了酸洗的困难。为了除去这些初退火后带钢表面生成的氧化铁皮，就必须增加酸的浓度、延长酸洗时

30、间或采用混合酸酸洗（如硫酸、酸洗时加入食盐，形成硫酸和盐酸的混合酸）。,紊流酸洗,引言,热轧带钢的表面铁鳞与酸液的化学反应速度受多方面因素的影响，如酸液的浓度和温度、钢板表面温度等，不可能无限制的提高。但另一方面，在实用的范围内，通过提高酸洗速度，达到促进扩散，使钢板表面温度迅速达到酸液的温度，这样就必须加快钢板表面的物质传递，即酸和化学反应物的扩散，改善传导率。其方法就是使酸液在带钢表面形成高速紊流，促进物质传递，达到使钢板表面急速升温的目的，从而大大缩短酸洗时间。,紊流酸洗,形成紊流的条件,工艺,结构,带钢,带钢速度V,酸液喷头压力,酸液流动,酸液喷头压力,+,紊流酸洗,工艺影响方面,紊流

31、酸洗,酸洗槽结构影响方面,紊流酸洗槽由具有特殊几何形状的水平通道组成。为获得紊流，对通道的轮廓是有要求的，一般把酸洗槽制成扁管形，管内充满酸液，“管”的高度只有150mm左右，因此内充液量也较少。几个槽子形成一定长度的酸洗槽，应用了浸渍式的内盖，以保证带钢上表面的氧化铁皮能较好的溶解，大大节约了能源和减少酸雾量。在循环泵作用下酸液能快速循环，强化酸液的紊流，从而强化了酸液和带钢之间的传热传质。特别是由于强化了传热，缩短了酸洗时间，从而提高了酸洗速度。,从图上可以看出，紊流酸洗槽里面形成水平沟道的断面是酸液形成紊流的先决条件。沟道的上顶盖即内盖与外盖通过钩头联接。同外盖一样，内盖沿酸槽的长度方向

32、分段串列布置，它可因酸液的紊流程度上下轻微跳动。内盖的作用一方面是使酸液流动的通道狭窄，另一方面可以保证不会出现游离酸的蒸发表面，减少酸雾量。,紊流酸洗,紊流酸洗的主要特点,带钢以高张力平直通过酸洗工艺段时，整个机组的张力达到最佳化，结果取消了一些张力单元（酸洗槽前、烘干机后的张力辊）和专门的张力控制系统（垂度控制和摆动辊）。整个机组高而均匀的张力保证了拉矫机处于最佳的张力分布，而且使带钢通过机组的运行状况得以改善。 特殊的槽盖（带有浸渍式的内盖） 和有轮廓的酸洗槽形成紊流酸洗通道。 在酸洗通道内有较少的酸液（液位约150mm ），有利于酸液的循环和充分利用。同时，发生事故时，仅需23分钟就可

33、以排空酸洗槽内的酸液。 在优化的酸洗条件下，酸洗通道内形成高效率的紊流，通过紊流可以快速加热带钢和彻底去除带钢表面的氧化铁皮微粒，提高带钢表面的清洁度。 缩短酸洗时间。由于酸液在循环系统中具有高的动能，可以使酸液很快渗入到铁皮的缝隙中，加快了酸洗速度。与深槽和浅槽相比，紊流酸洗的时间最短。 在相同的酸洗速度下，紊流酸洗槽长度较传统的酸洗槽要短; 而对于相同长度的酸洗槽，酸洗速度就会增加; 在速度不变的情况下，可以相应地降低酸液的温度。 减少废酸量 在连续深槽或连续浅槽酸洗的实际操作中，废酸中铁离子浓度达到120g/L时，需排放到酸再生区进行处理。而在紊流酸洗的操作中，废酸中铁离子的浓度允许达到

34、125165g/L时，才可排放到酸再生区进行处理，并可保证带钢酸洗质量。这是由于紊流酸洗时，酸液与带钢表面的铁鳞能充分进行化学反应，废酸量的减少意味着所需废酸再生装置能力的减少，既可节约建设投资，也可减少环境污染。 减少槽内带钢跑偏量 由于带钢通过的断面狭窄，带钢在槽内几乎是在液面上平行拖过，所以带钢能以很高的张力（大约9.811.8MPa）在槽内运行，从而可使带钢跑偏量减至25mm；而在深槽酸洗中由于带钢呈无张力运行，因而跑偏量有时可达200mm多。 设备重量轻 从前面的结构分析中得知，紊流酸洗的液面很浅，只有150mm左右，整个槽的深度只有1000mm左右；而深槽酸洗的酸液面深1200mm

35、，槽深近2000mm。所以，可明显看出紊流酸洗的设备重量大大减少。,漂洗工艺,为什么要进行酸洗后漂洗,冷轧带钢生产过程中，酸洗后的带钢表面上带有一定量的残余酸液，其成分与末段酸洗槽成分相同，一般总酸值为200g / L，铁离子为30g / L，游离酸为160g / L。这些表面残留的酸液若不及时清洗，一方面，带到轧机里后，影响乳化液系统的pH值，较多的Cl-会造成乳化液破乳现象，影响乳化液的润滑性能，另一方面，带钢表面残留的酸液会在带钢表面引起如下反应： 2HCl + Fe = FeCl2 + H2 (1) FeCl2+ 2H2O = Fe(OH)2 + 2HCl (2) 2Fe(OH)2 +

36、 H2O + 1/2O2 = 2Fe(OH)3 (3) Fe(OH)3为棕红色的沉淀物，不稳定易分解。 Fe(OH)3 = FeO(OH)+H2O(4) FeO(OH)即是水锈，有时即使酸洗后带钢表面看起来很干燥，反应也能发生，这主要是因为空气的湿度为反应提供了足够的水。轧制前带钢表面的水锈对轧制过程极其有害并且会严重影响冷轧产品的表面质量，因此要减少带钢表面残留的酸液。,漂洗工艺,漂洗需考虑的问题,对于从酸槽末段出来的一定的带钢来说，漂洗效果受以下几个因素影响： 漂洗用水 漂洗槽数量 漂洗过程控制 喷淋系统及其状态 挤干辊状态 泵和过滤系统状态,漂洗工艺,漂洗用水,漂洗水循环系统设在酸洗机组

37、工艺段传动侧，其作用是：正常工作时供给漂洗槽一定温度的热水。主要采用冷凝水。漂洗水选用冷凝水原因有二： 冷凝水水中溶解物质少。若使用普通水，水中的各种溶解物质会最终残留在带钢表面形成水印。而水中的Cl-会增加末段漂洗槽中Cl-的总量，使带钢表面产生水锈。 漂洗段排出的漂洗水中，因为含有少量盐酸，不能直接排放掉，要进行回收，一般用作盐酸再生过程中的吸收水。如果使用普通水，再生酸中的杂质含量会增加，导致废酸中杂质含量增高，最终导致氧化铁粉中杂质含量增高，影响氧化铁粉的等级。,漂洗工艺,漂洗槽数量,如图所示，漂洗过程采用反向梯流法，即漂洗水打到漂洗槽末段，其运动方向与带钢的运动方向相反，形成梯流，从

38、第一段出来经漂洗罐收集起来。 理论假设以上三种条件各段相同，则带钢从每一段出来后，带钢上下表面所“携带”的液体量是一样的，称其为“携带量”。理论上，携带量相等，用q平表示。正常情况下各段之间的漂洗水梯流量相等，用F表示，那么可以推导出漂洗水梯流量有以下公式：,由此可见，漂洗段数量越多，漂洗水的用量越少。当然，也应该同时考虑到，随着漂洗段数量的增多，投资和维修费用也随之增加,漂洗工艺,漂洗过程控制,液位控制,温度控制,电导率控制,控制漂洗槽及其相应罐（冷凝水罐、脱盐水罐、漂洗水罐等）的液体液位,漂洗需准确控制漂洗水中Cl-的浓度，然而准确地检测Cl-的浓度是十分困难的。电导率与Cl-浓度(盐酸浓

39、度)有一定的关系，如图所示。通常就采用在线电导率检测的方法来反映漂洗水中Cl-的含量。,漂洗工艺中，温度的控制也很关键。提高漂洗水的温度可以降低水的粘度，提高离子在水中的活动(扩散)能力，使漂洗更加有效。,漂洗工艺,喷淋系统及其状态 挤干辊状态 泵和过滤系统状态,喷淋系统状态 喷淋系统要考虑正常生产与停车两种状态。正常生产采用冷凝水进行冲洗带钢，停车喷淋时采用脱盐水。 挤干辊状态 为保证漂洗末段的电导率达到要求，在预漂洗槽安装了两套挤干辊，防止酸洗末槽的酸液带入漂洗槽。挤干辊不得有机械损伤及过量磨损，其压力应大小适当。生产中挤干辊的状态一定要保证良好。它是各段之间携带量相等的前提，如果挤干辊衬

40、胶老化或出现脱胶，一定要及时更换。 泵和过滤系统状态 泵状态会影响漂洗水喷嘴的压力及流量而影响喷洗效果，过滤系统状态不好，会导致漂洗液中颗粒度大的杂质增加，以致堵塞喷嘴。,酸洗后引起的带钢缺陷,1850mm酸轧工艺流程,1850mm酸轧工艺流程,1850mm化学工艺段设计,总体设计思想,要将热轧带钢卷表面的复杂的氧化铁皮洗干净，酸洗工艺需从以下主要几点考虑。第一，进行酸洗，采取什么样的介质来酸洗，采取什么方法来酸洗，并如何优化酸洗工艺。第二，酸洗完成以后，带钢表面带有酸液，如何将这些酸液清洗掉，此过程即为漂洗。第三，漂洗后，带钢处于湿态，如何将带钢烘干。第四，酸洗及漂洗过程中，存在酸雾排放问题

41、，如何将这些酸雾有效的处理及排放。第五，整个酸洗、漂洗、烘干及排雾工艺当中，存在着介质的供给、排放、有效处理及管线如何布置等问题，须考虑这些辅助设施。,1850mm化学工艺段设计,总体设计参考,1850mm化学工艺段设计,酸洗段设计组成,1850mm化学工艺段设计,酸洗段设计工艺图,此图解释见下页,1850mm化学工艺段设计,酸洗段设计描述,新酸被打到3#循环罐，酸液通过3个循环罐间的管道自然梯流原理，依次进入2#、1#循环罐。在1#循环罐测量Fe2+浓度，废酸达到130g/l左右时，便打开废酸泵，打到ARP。从1#循环罐出来的酸液管道上配有手动开关阀，然后通过VVVF泵将酸打到石墨换热器，盐

42、酸的温度靠调节蒸汽量来实现。这里产生的冷凝水经电导率检测合格后至冷凝水罐，否则排至地坑。从换热器出来后，盐酸被打至1#酸洗槽的入口及出口处喷梁，喷头的压力通过VVVF泵来调节。从图上可以看出，1#循环罐区有3个换热器，其中2、3#循环罐区各有2各来为酸液进行预加热，并在生产等待时作小循环。酸槽的盐酸通过两头的排酸槽和槽子中央回流到循环罐。2#、3#循环区的功能类似于1#循环区。,1850mm化学工艺段设计,漂洗段设计组成,1850mm化学工艺段设计,漂洗段设计工艺图,1850mm化学工艺段设计,漂洗段设计描述,从冷凝水罐来的冷凝水靠泵通过两种方式补充到漂洗槽第5段，一种方式是靠第5段的喷头直接

43、喷到带钢表面，另一种方式是直接补充到第5段。后者的流量靠第1段的液位检测、第4段的PH值检测和第5段的电导率检测来控制。然后漂洗水逆着带钢方向向前梯流，再从漂洗槽第1段回流到漂洗水罐。漂洗槽每一段的漂洗水通过漂洗水自重、泵来完成自循环，并通过喷头将漂洗水喷到带钢表面。停车时，脱盐水通过喷头喷到预漂洗段及14段。冷凝水的加热靠蒸汽来完成。生产汽车板时，须用冷凝水管道上的板式换热器将冷凝水冷却。冷凝水的补充通过脱盐水罐中的脱盐水来完成。,1850mm化学工艺段设计,带钢烘干设计,离开漂洗段，带钢进入到二级干燥系统，第一阶段即预吹风阶段，利用高速的空气流将带钢表面的水份带走，第二阶段，利用热交换器将

44、空气流加热到约120C进行干燥带钢。 带钢干燥器安装在漂洗段的末端，带钢经干燥器水平运动，在干燥器入口处安装挤干辊，这些挤干辊可有效地减少带钢表面的液体薄膜。 在预干燥段带钢上下表面的残余物达到一定程度时将被吹掉，以确保后续干燥器顺利干燥带钢。与预干燥段合成一体的有噪音隔离盖，它可以控制气流的扩张，同样起到干燥带钢的作用。 干燥段风机气流量的大小可以从干燥器内部或外部有选择地吸入，气流的大小通过手动节流阀调节。 干燥器的设计满足气流可循环流动，在带钢上下面的喷嘴气流分别通过高性能辐射状风机供应。,1850mm化学工艺段设计,酸雾排放设计组成,酸雾排放系统,排雾配管,酸洗段,漂洗段,循环罐,循环

45、泵,预分离器,洗涤塔,风机,仪表,1850mm化学工艺段设计,酸雾排放设计工艺图,1850mm化学工艺段设计,酸雾排放设计描述,酸洗机组工艺段的酸洗槽及清洗槽等在运行时产生大量的含酸气体，为了保护工作环境及设备，设置一套废气排放系统，系统设计排风量为14000 m3/h。酸洗槽抽出的含酸气体先经预清洗器清洗后再经酸雾净化塔清洗，漂洗槽抽出的含酸废气（含酸浓度较低） 直接进酸雾净化塔，净化后废气通过风机和烟囱排至室外，排出的气体含酸浓度符合国家排放标准的要求。 如上P&I图所示，酸雾排放系统的设计思想是分级思想，即从酸洗槽和循环罐来的酸雾先经过预分离器。预分离器来的酸雾和漂洗段的酸雾以及漂洗水罐

46、、脱盐水冷凝水的雾通向洗涤塔去处理。这样做，不仅是出于管线的布局考虑，更重要是较好地满足的工艺的要求。 预分离器用水来自于洗涤塔中的自循环水。洗涤塔用水初始是脱盐水，然后自身循环，其浓度靠电导率来检测。这样节约了脱盐水用理，实再了分级用水的思想。,1850mm化学工艺段设计,酸洗工艺辅助系统,工艺段辅助系统,酸雾排放系统,地坑,换辊装置,安全装置,带钢对中装置,排雾配管,酸洗段,漂洗段,循环罐,循环泵,预分离器,洗涤塔,风机,仪表,地坑盖,地坑泵,液位仪表,酸洗段,漂洗段,紧急喷淋,酸洗工艺模型,模型概述,酸洗工艺模型是酸洗技术、经验在计算机软件及硬件的支持下自动对酸洗工艺进行优化的程序包，实

47、质就是不断积累的专家软件知识块。酸洗工艺模型的出现的大背景是，客户不断对酸洗工艺提出越来越高的要求。该知识块能保证工艺线最优化前提下提高产品的柔度和产量，使得工艺本身具有可复制性，从而更好地把操作者从生产中释放出来。 酸洗工艺模型的发展大致经过了以下阶段：实验室研究阶段、理论研究阶段、软件打包离线检测阶段和实际检测阶段。,酸洗工艺模型,影响酸洗的因素可分为两类，一类因素是带钢物理性能，一类因素是工艺参数。带钢物理性能包括：带钢的钢种、宽度、厚度及热轧卷曲温度。工艺参数包括：带钢速度、酸液浓度、酸液温度及喷射压力。 控制策略是这样子的：对于已知的带钢（钢种、宽度、厚度及卷曲温度），根据预设带钢速度，输入喷射压力，模型会从酸洗数据表中得出最优酸液温度，反之亦然，从而获得最佳酸洗效果。 酸洗数据表既可以从实验基础获得，也可以从理论基础获得。两者的目的都是用来描述紊流酸洗线的工艺过程的。,控制策略,酸洗工艺模型,