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1、1,酸洗工艺技术,1、热轧钢卷的要求和验收,对冷轧坯料一般要求如下：,1.1钢的化学成分应符合国家标准的规定；,不同成分在成形中作用： （1）碳(c)：碳是钢中最一般的强化元素，碳使强度增加，塑性下降，但是对成形用钢而言，需要的是低的屈服强度、高的均匀伸长率和总伸长率。由此可知冲压用钢的含碳量希望是低的，一般冲压钢的含碳量小于01，常用的为C008(如我国08A1)，优质冲压钢C004(如我国K08A1)，超深冲压铜(IF钢)则达到c(oo05，对于采用吹氧转炉生产的钢，碳含量最低可达C004，所以在冶炼方面就必须采用新技术以降低碳的含量。,2,（2）氮(N)：氮在钢中一般使屈服强度和抗拉强度
2、增加，硬度值上升，r值下降并引起时效。对于冲压用钢板，氮的作用和碳元素一样，主要是造成屈服效应和应变时效。另外，如果工艺上控制不当，氮会和钛、铝等形成带棱角的夹杂物，这对于冲压也是不利的。因此，冲压用钢总是要降低氮，使其含量尽量的低。 （3）铝(Al)：铝在优质冲压钢中一般是作为脱氧剂加入的，作用主要是去除吹氧冶炼时溶在钢液中的氧。另外Al作为定氧剂，抑制氮在铁素体内的固溶，消除应变时效，提高低温塑性。 （4）氧(O)：氧是炼钢中不可缺少的元奈，但是氧与其他许多元素亲和力强，易在钢中形成各种夹杂物，这对于钢的性能不利。另外，如果氧含量过高也会影响其他元素的效果。如向钢添加Ti以固定碳和氮时，如
3、果O0015，则钠的111织构强而100织构弱，r值较高，但当O0015时，则111织构强度突然下降，r值也突然下降。,3,（5）硫(S)：硫在深冲钢中是有害元素，应尽量降低。根据国外对IF钢的剖析结果，IF钢的硫含量均控制在0008以下。硫在铁水预处理后可降至001左右，然后经转炉吹炼降硫30一50时，IF钢中的琉可降至0001一0007的水平。 （6）磷(P)：磷对钢一般总是一种有害的元素，会增加钢的脆性，但是磷又是一种可以提高钢强度最有效的元素，对于低碳钢适当的加入磷，可以生产成形性优良的深冲高强度钢，研究发现在低碳钢中加入适量的磷，对其成形性的影响不大，但可大大提高钢的强度。但磷对钢的
4、成形性的总的影响是，随着钢中磷含量的增加，抗拉强度和屈服强度加，总伸长率，n值和r值均降低。还有的研究认为，在脱碳脱氮的薄板钢中加入001一008的磷，反而可以提高钢板的r值。,另外，钢中夹杂物对板材的成形性能也有重要的影响。夹杂物是降低钢的力学性能和工艺性能的主要因素，对于冲压钢板，不论沸腾钢或镇静钢当铸件表面附近有夹杂物时，在轧制成薄板后，这些夹杂物就会暴露出来，成为表面缺陷或表皮缺陷。对冲压用钢的要求是表面无缺陷，在轧制和退火过程中可以通过精心操作和控制使其不产生表面缺陷，但钢内部的夹杂物引起的表面缺陷则不易控制。因此，在钢的冶炼过程中应严格控制夹杂物的数量、尺寸和分布。,4,1.2坯料
5、厚度和宽度尺寸应符合规定,原料带钢宽度偏差是指带钢全长内偏离公称宽度的数值，实际生产中带钢宽度往往是中间窄两头宽，有时中间窄得剪不着边，两头宽得剪下的毛边超过了允许宽度。实践证明，带钢宽度超过最大允许偏差时，剪边过宽，入碎边剪后不易被剪断，往往造成碎边剪出现事故。相反，当带钢宽度过窄时，剪边过窄，在带钢中心出现偏离时，可能出现空过圆盘剪而造成空剪窄尺，当带钢在连续酸洗作业下运行时，往往会出现跑偏事故。热轧带钢的厚度。由于轧制过程中轧件温度不均匀和张力波动，通常头部较尾部厚015020mm；有时由于操作方面的原因，带钢某段出现一边厚一边薄，或一段厚一段薄的现象，或者出现带钢全长超厚现象，这些都会
6、给并卷焊接及冷轧造成困难。因此，对于不同厚度的原料带卷，其厚度偏差都有具体的要求，例如带钢厚度小于3mm时，厚度偏差应为020mm；带厚为 35mm时，厚度偏差为024mm；带厚大于5mm时，厚度偏差应为027mm。,5,1.3 表面无氧化铁皮，边部无裂纹等；,夹杂和氧化铁皮压入，从外观看较容易发现，夹杂和氧化铁皮压入采用酸洗的方法多数是不易清除掉的；轻微的夹杂和氧化铁皮压入，即使能够酸洗掉，但会造成其他部位板面过酸洗，个别情况将会使板面留下坑痕，冷轧后因坑痕扩大而造成废品。,1.4无条状划伤、压印、压坑、凸泡和分层等缺陷；,原料表面出现超过厚度正负偏差一半深度的划条称为划伤。这种缺陷在冷轧过
7、程中不易消除，最终会导致成品板带降级。实践证明，当原料表面存在不大于厚度正负偏差一半的压痕、发裂、麻点、划伤、凸泡及轧辊网纹时，在40的冷轧压下率轧制后基本上都可以消除。 气泡和结疤是指从外观上不易被发现的两种缺陷，它们只有当原料经过酸洗后才暴露出来。气泡呈现为孔隙或裂缝状态，结疤呈现为凹坑状。经过冷轧之后，这两种缺陷都不易被消除。,6,1.5 带卷无塔形、松卷、开卷后平直。,镰刀弯和 S弯出现在热轧带钢中，它是指带钢中心线沿带钢长度方向出现的镰刀形和S形的变化。有镰刀弯和S弯的原料在连续机组和在冷轧机组轧制时，必然引起带钢跑偏，严重时造成断带事故。同时它们在圆盘剪上剪切时，往往不能保证带边均
8、匀和取直，使带钢卷取时产生塔形，钢卷上下两端松紧不匀。产生镰刀弯和S弯的原因是，热轧过程中两边压下量不匀和加热温度不均。它属于无法消除的缺陷。为保证冷轧过程顺利进行，带钢的镰刀弯应符合技术标准的规定。 轧带钢出现镰刀弯后，在卷取成卷时必然出现塔形。塔形钢卷在吊运和在辊道上运送时，塔峰易窝折或卡出破口。当窝折的折角小于900时侧必然被拉辊压成折叠。当破口深度超过剪边宽度时，破口则不能完全剪掉。当带钢跑偏时可能在破口处被拉裂。塔形钢卷在连续作业线和轧制过程中，钢卷中心线不易始终对准作业线或轧制中心线，经常造成跑偏事故。 扁卷是在以钢卷为原料时出现的一种缺陷。它是在过高温度下卷取后，在辊道上卧式放置
9、运输时，吊卸不及时及钢卷互相冲撞挤压造成的。当扁卷的内径小于开卷机的锥体最小直径时，则扁卷只有被判废改作它用。,7,长舌头多出现在热轧带钢的尾部，它是因为带钢在轧制过程中尾端失去控制，使其延伸自由所造成的。有长舌头的钢卷不利于开卷，往往需要多次反复才能拆开。同时，由于增加了切头质量，使金属成材率降低。,另外，热轧带钢卷外圈应标明炉罐号、钢质、规格、质量及卷序号等，以防混淆。,8,2. 盐酸酸洗的原理及影响因素,2.1 盐酸酸洗原理,热轧带钢表面氧化铁皮一般是由Fe2O3、Fe3O4或FeO构成的。由于铁的氧化过程是FeFeOFe3O4Fe2O3，因此，氧化铁皮结构一般是：内层（紧贴钢的基体）F
10、eO，外层（直接与大气接触）Fe2O3，中间层Fe3O4。氧化铁皮的组成和结构随着钢的化学成分、热轧温度、加热及终轧温度、轧后冷却速度、周围介质的含氧量变化而变化。由于碳素钢和低合金钢表面上的氧化铁皮具有疏松、多孔和裂纹的性质，加之在酸洗机组中随同带钢一起经过矫直、拉矫、传送的反复弯曲，使这些孔隙增加和扩大，故酸洗时酸溶液在与氧化铁皮外层Fe2O3、中间层Fe3O4反应的同时，也通过裂缝和孔隙与内层FeO和钢的基体起化学反应。,酸洗过程中热轧钢板表面氧化铁皮减少,9,2.1.1 溶解作用,Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O F
11、eO+2HCl=FeCl2+H2O。 在上面三个反应式中，最后一个反应最快，内层FeO的溶解加速了整个酸洗过程。盐酸酸洗主要靠溶解作用去除氧化铁皮。,2.1.2 机械剥离作用,Fe+2HCl=FeCl2+H2 酸溶液通过孔隙和裂缝与铁皮中和基体中铁反应，产生大量氢气，由于氢气的膨胀压力，把铁皮从带钢表面剥离下来。其反应式为：。,10,2.1.3 还原作用,Fe2O3+2H=2FeO+H2O Fe3O4+2H=3FeO+H2O FeCl3+2H=FeCl2+HCl 一部分氢原子靠其化学活性及很强的还原能力，将高价的铁氧化物和高价铁盐还原成易与酸作用的低价铁氧化物及易溶于酸液的低价铁盐。,2.1.
12、4清洗,清洗的作用是把带钢表面残留的酸液和其他杂物冲洗干净，以利钝化工艺取得良好效果。冷水洗槽要经常保持满流，高压水要不停地冲洗，水压应保持在0.5MPa以上。在上述条件下冷水中酸的质量浓度不得超过0.1g/L，否则酸洗后的带钢容易锈蚀。冷水中酸的质量浓度每昼夜检验一次。热水槽的热水温度要在95以上，热水中不应有酸质，以防带钢锈蚀。热水槽出口的一对挤水胶辊要压紧，保证最大限度地挤掉带钢表面的水分。,11,2.1.5 涂油和钝化,在连续酸洗机组里，酸洗后带钢进行涂油，使带钢在轧制前存放期间（l天左右）不生锈。可是，在框式酸洗中，只能用带钢钝化来防锈。钝化是使酸洗后的带钢表面形成钝化膜，提高抗环境
13、腐蚀能力，一般保证带钢在23天内不再生锈。钝化液是l4（质量分数）亚硝酸钠（NaNO2）的水溶液，带钢在室温钝化液中的钝化时间为30s。,2.2 影响钢铁酸洗速度的因素,氧化铁皮结构和厚度的影响酸洗过程首先同氧化铁皮的厚度和结构有关，最适宜的酸洗条件，是在氧化铁皮含富氏体的数量最多，而且没有Fe2O3的时候。对于钢材（对于用热轧板生产的焊管和热轧型钢）来说，当终轧温度比较低（约850）时，这个条件可以保证得到氧化铁皮层最薄，同时出现Fe2O3的危险性最小。,12,2.2.1酸洗液和温度的影响,当酸浓度从2增大至25时，盐酸酸洗的速度增加约10倍，硫酸仅增加 1倍左右。当温度自 18升高至 60
14、时，硫酸酸洗速度提高9514借，而盐酸酸洗速度提高910倍。,2.2.2酸洗液中铁盐含量的影响,目前各国无论是新建或改建的盐酸酸洗机组，盐酸的浓度都不超过20。此外，酸液内FeCl2含量增加，使得盐酸的挥发加速，因此在酸洗时，一般希望将FeCl2的含量控制在比较低的范围内。当盐酸浓度大于2022时，FeCl2很容易达到饱和状态，酸液浓度愈高，FeCl2的浓度就愈低。,2.2.3酸洗方式的影响,浸泡酸洗和喷射酸洗，在酸液成分和温度相同的情况下，这两种酸洗方法的酸洗时间是不同的。,13,垂直带钢表面的喷射酸洗和与带钢表面倾斜150的喷射酸洗比浸泡酸洗时间缩短1520，与带钢表面平行的喷射酸洗和浸泡
15、酸洗没有什么区别。喷射酸洗在温度升高时，酸洗时间缩短，实践证明，喷射酸洗要比浸泡酸洗时间短一倍，在同样的酸液参数条件下，由于机组设备条件不同，酸洗时间之差可从1520到100。,2.2.4酸洗液搅拌的影响,无论是在盐酸中酸洗或是在硫酸中酸洗，酸溶液的搅拌都是有利于酸洗的。但是对于型钢或钢丝的酸洗来讲，则由于生产方式等原因而不易采用，或是不会获得像带钢酸洗那样的效果。,2.2.5钢铁成分的影响,钢铁中除了铁原子之外，还含有其他元素的原子。在这些元素中有些会使氧化铁皮变得很疏松（如镁、钙等），酸溶液很容易渗入到氧化铁皮内部与富氏体的氧化铁或基体铁接触。因此，酸洗变得比较容易，还有些元素会使氧化铁皮
16、变得比较致密，酸洗变得比较困难，甚至,14,可能完全不适于使用普通的硫酸酸洗。例如，硅钢的氧化铁皮中含有SiO2是难溶于硫酸溶液中的氧化物，往往在酸洗之后在带钢表面上仍残留一层薄的氧化膜。特别应当指出的是含铝的钢，虽然生成的氧化铁皮比较致密，但由于生成的铝的氧化物能溶解于酸中，因此含铝的钢仍然是比较容易酸洗的。,另外，钢中的含碳量对酸洗速度亦有着明显的影响，且酸洗速度随着钢中含碳量的增加而加快。这是因为钢中的含碳量增加时，氧化铁皮有着向薄的方面生成的趋势,15,3.1浅槽酸洗的特点,带钢在比深槽容积小的槽内运行及酸液循环泵强大的循环能力使浅槽内酸液产生运动。酸液和带钢间相对运动，增加了酸液对带
17、钢的冲刷，因此酸洗效率比深槽高，约可提高20。 酸槽串列布置，槽内不用隔墙，采用刮酸辊和小收集槽间隔，使每个酸洗槽的酸液浓度保持一定，保证了带钢的酸洗效果。,3.浅槽酸洗、湍流式酸洗和喷流型酸洗的比较,16,槽深约1000mm，液面高300500mm，比常规深槽浅，并采用张紧装置，带钢保持有明显的张力，无自由悬垂活套，这意味着带钢在酸槽内总长度增加。槽内不设带钢提升器，克服了带钢在深槽内高速通行时的摆动以及垂度难以控制的情况。 采用计算机对酸液浓度和温度进行自动控制。 生产过程中带钢规格变更时，能迅速相应变更槽内酸液温度，即改变酸洗工艺。 设备投资比深槽要便宜些。,17,每一酸槽有一个酸循环贮
18、罐，同酸槽配合工作，当停机时间较长时，酸槽内酸液可在5min内排空至贮酸罐，可以避免带钢过酸洗。同时在贮酸罐中酸液可进行小循环，以保持酸液温度不降低。事故处理完毕，酸液可立即送回槽内，机组可以很快恢复运行，减少了停机时间，提高了作业率。当带钢在酸槽中断带时，酸液可以排空，断头很容易找到，重新焊接时操作也安全。,18,3.2 湍流式酸洗的特点,特点是将酸液送入很窄的酸洗室槽缝中，使酸液在带钢表面上形成湍流状态，因此已不存在浅槽、深槽的概念，而成为一条很窄的沟槽，带钢在槽中运行，处于较高的张力状态下，且酸的流动方向与带钢的运行方向相反，因此可以提高酸洗速度并改善酸洗质量。,19,3.3 喷流型酸洗
19、,喷流型酸洗槽的构造 1一挤干辊；2一喷嘴；3一带钢； 4一垫；5一酸液；6一喷嘴,20,浅槽酸洗与湍流酸洗、喷流酸洗的比较,从酸洗质量来看，湍流酸洗与喷流酸洗是不容置疑的。因此，如突出“质量第一”则应选择湍流酸洗或喷流酸洗。 从基建费用来看，采用湍流酸洗或喷流酸洗时因机组长度缩短，则厂房建设费用及酸槽建设费用均将下降。但这两种酸洗方法所用酸泵系统较复杂，这部分设备费用比较高。 从运行成本来看，浅槽酸洗最低，后两种方法蒸汽及电力单耗均较高。至于维修，浅槽酸洗也较简单。,21,4. 推拉式酸洗机组,优点是不需要焊机、进口活套及出口活套，使设备投资费用较连续式酸洗机组大为减少，也能保证酸洗质量。
20、缺点是产量较低，不能焊接拼卷，不能设置拉伸矫直机，对原料带钢的板形要求较严格等 。 机组的主要设备组成为钢卷小车、拆卷机、矫平机、切头剪、切尾剪、酸洗槽、清洗段、带钢烘干装置、可驱动的夹送辊、剪边机、夹紧辊、卷取机、涂油机、卸卷小车和酸液循环系统等。 返回,22,5. 某厂酸洗工艺制度,5.1 酸洗工艺流程,带钢经过拉伸矫直、破鳞后经喷水装置进入1号酸洗槽、2号酸洗槽、3号酸洗槽、4号酸洗槽直到5号酸洗槽，再经过滴漏槽，经冲洗挤干，滴漏槽的冲洗水仍返回5号酸洗槽。 由滴漏槽出来的带钢进入1号冲洗槽、2号冲洗槽、3 号冲洗槽、4 号冲洗槽、5号冲洗槽，反复冲洗挤干，再进入热水漂洗槽、烘干机，经过
21、活套车，准备后续工艺的剪边、涂油及卷取。,23,5.2 工艺制度,工艺制度如下： （1）在15号酸洗槽内均使用盐酸，质量分数为3 %，温度保持在7090之间，酸洗速度最大为24m/min。 （2）各酸洗槽具体情况如表所示。,24,5.3 酸洗槽,（1）有4个酸洗槽长25m（1号酸洗槽到4号酸洗槽），1个长27m（5号酸洗槽），宽2.8m，深2.06m。 （2）酸洗槽结构厚度为10mm钢板，6mmKBV胶板，95mm瓷砖三层。两个酸洗槽间与槽底均砌有铸石砖的支撑点。 （3）酸洗槽盖子用钢板焊成，内衬厚度4mm丁基胶板。采用水封、盖子的开启设有液压装置，能自动开闭。在1号酸洗槽底部的砌砖下面设有4
22、个电磁感应元件用以控制带钢在酸洗槽中的垂度。 （4）在1号酸洗槽与5号酸洗槽的后端装有带钢夹紧器。在较长时间停止酸洗时，用此夹紧器保持带钢的位置，以便于提升器将带钢提升到液面上来。,25,（5）位于每个酸洗槽底部的两个带钢提升器，由压缩空气来传动。 （6）滴漏槽：紧接5号酸洗槽，其规格为：3.52.8 1m,冲洗水压力0.6MPa。5个冲洗槽（喷洗槽）的规格为： 4.52.82.25m,总长为22.5m。每槽中有1个 800mm浸入辊和两组喷嘴。 （7）热水漂洗槽：规格为：102.82.25m。温度为90，有两个间距为4.6m的浸入辊。 （8）烘干机：规格为：15001000350mm，风量1
23、4700m3/h，电机P=90kW。,26,6. 酸洗段经常出现的缺陷,（1）酸洗气泡,酸洗气泡产生的机理是：金属和酸产生化学反应时，生成了部分氢原子，它渗透到金属的结晶格子中，并使其变形，变形后使氢更向金属内扩散，其中一部分氢原子穿过金属并分子化，从酸液中逸出，部分氢原子的分子化在晶格变形产生的“显微空孔”边界上，或金属的夹杂及孔隙中进行，氢在空孔中的压力可达到很大值（几十兆帕），使金属中产生了引起氢脆的内应力。 防止产生气泡的措施是：调整酸液的浓度；控制酸洗时溶液的温度和带钢表面平直状态等。,27,（2）过酸洗,金属在酸溶液中停留时间过长，使其在酸溶液作用下，表面逐渐变成粗糙麻面的现象称为
24、过酸洗。过酸洗的带钢延伸性大大降低，在轧制过程中，很容易断裂和破碎，并且造成粘辊。过酸洗的带钢即使轧制成材也不能作为成品，因为它的力学性能大大降低了。 产生过酸洗的原因是：机组连续作业中断，使酸洗失去连续性，或因带钢断带处理时间过长等。防止措施是尽量密切全机组的操作配合，保证生产正常进行。,28,（3）欠酸洗,钢带酸洗之后，表面残留局部未洗掉的氧化铁皮时称为欠酸洗。欠酸洗的带钢（或钢板），轻者在轧制之后产品表面呈暗色或花脸状；严重时氧化铁皮被压入呈黑斑。此外，氧化铁皮的延伸性较差，故在轧制后因延伸不均使产品出现浪形或瓢曲等缺陷。有时铁皮可能牢固地贴附在轧辊表面，直接造成轧制废品增多等。 造成欠
25、酸洗的原因是：氧化铁皮厚度不匀，较厚部分的氧化铁皮需要较长酸洗时间，同时其中的FeO分解成了较难溶解的；带钢波浪度和镰刀弯较大，在酸洗过程中，起浪部分或弯起部分没有浸泡在酸液中通过，造成漏酸洗；酸洗前机械破鳞不完善，特别是带钢两边端铁皮未被破碎等。 实际生产中欠酸洗多出现在带钢的头尾段和两侧边缘。根据实测数据，欲酸洗掉大块红色铁皮需要34倍的酸洗黑色氧化铁皮的时间，此时已洗掉铁皮的带钢将会形成过酸洗。因此处理欠酸洗的方法是：预先平整好板形，对于铁皮较厚，而面积又不大的带钢，可采用先局部酸洗一次，而后再过酸洗线的方法去锈。,29,（4）锈蚀,原料酸洗后表面重新出现锈层的现象称为锈蚀。锈蚀形成的原
26、因是：带钢（钢板）酸洗后表面残留少许的酸溶液，或带钢清洗后没有达到完全干燥而使表面重新生锈。此外，带钢在酸洗后于高温的清洗水中停留时间过长，也会产生锈蚀现象。 带钢锈蚀处的钢板表面在轧制之后呈暗色，它促使成品在库存时再次锈蚀，从而降低成品材的表面质量，严重时使产品报废。 防止锈蚀的措施是严格执行酸洗、清洗操作规程，及时给表面涂油，并应堆放在干燥的地方。,（5）夹杂,带钢在酸洗后表面出现深陷的星罗棋布的黑点疵病称为夹杂。它是由于热轧时氧化铁皮被压入所形成的。这样的缺陷不可能采取酸洗法除去。当它经过冷轧后，黑点便扩展延伸呈黑色条状，大大降低了成品钢板的冲击性能。,30,（6）划伤,带钢在机组运行过
27、程中新出现的划伤，是由于卷取辊、弯曲辊的表面出现质硬的异物，或带钢的浪形及折棱与导板成线接触，或带钢在拆卷过程中拍打折头刮板等，使表面划出新的伤痕。另外也有部分伤痕出现在热轧后冷却和卷取的过程中。 带钢的划伤可分为上表面划伤和下表面划伤。划伤的原料经冷轧后，在成品带钢表面将形成宽而长的黑条。带钢划伤深度超过带钢厚度允许公差一半时，轧制后不能消除。 防止划伤的措施是经常检查机组的滚动部件和导板，维护好设备。,（7）压痕,压痕是指带钢（钢板）表面呈凹下去的压迹。压痕形成的原因是：并卷焊时的焊渣没有吹净，被带钢带到拉辊上，而后在带钢表面压出了痕；拉辊在带钢表面滑动造成粘辊，使带钢表面造成压痕；热轧过程中压下失灵，突然压下停车，而后抬起压下轧制等。压痕深度超过带钢厚度允许偏差一半时，冷轧之后，压痕不能消除,