推拉式酸洗线工艺培训教程.doc

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推拉式酸洗线工艺培训教程
1 酸洗车间的作用
我厂一期的建设共分四条线: 酸洗。 冷轧、 镀锌和彩涂。

热轧板卷( 0.8-4.0,580-1680mm)
140万吨
60万吨 65万吨
连续酸洗线

单机架冷轧
30万吨 15万吨 酸洗商品卷

30万吨 连续镀锌线
30万吨

冷轧商品卷 镀锌商品卷

连续彩涂线

彩涂商品卷

从上图能够看出冷轧厂所有的商品板卷首先都要进行酸洗处理, 酸洗生产线即是酸洗商品卷的最后一道工序, 又是其它生产线的第一道工序。
2 酸洗机组的技术进步和常见的酸洗形式
2．1 酸洗机组的技术进步
2．1．1湍流式酸洗
60年代以前冷轧原料的除鳞主要是用硫酸酸洗。这种方法废酸不能完全回收, 钢的损耗也较大。1959年奥地利鲁特纳创造了盐酸酸洗废液再生方法, 盐酸能够完全回收, 产生的铁粉也可做高档的磁性材料, 这样盐酸酸洗法成为成本低、 酸洗带钢表面质量好的工艺而得到普遍发展。这时酸洗槽由深槽逐步发展为浅槽。1983年原西德MDS公司开发出湍流式酸洗新技术。其特点是将酸洗液送入很窄的酸洗室槽缝中, 使酸洗液在带钢表面上形成湍流状态。这种工艺已不存在深槽的概念, 带钢在一条很窄的沟槽中运行并处于张力状态, 酸的流动方向与带钢的运行方向相反。这种酸洗技术提高了酸洗效率, 改进了酸洗质量。同样的酸液温度及带钢条件, 湍流式机组的功能与传统的深槽、 浅槽机组3种传统酸洗方式的比较见表1-14。
自从80年代推出湍流酸洗以来, 浅槽湍流酸洗机组因其造价低、 酸洗事故处理时间短而很快发展起来。原西德波鸿、 澳大利亚BHP、 日本住友金属、 日本和歌山、 日本神钢加古川冷轧厂、 比利时西格马
公司等于1986-1990年先后建成并投产了湍流酸洗机组。这种机组的年产量从60万t发展到最大达250万t。
2．1．2机械除鳞法
工序的边疆化导致复合除鳞技术的发展。在传统的化学酸洗的基础上增加了机械方式除鳞。机械除鳞法有: 重复弯曲法、 轧制法、 喷丸法、 NID法及APO法等。
NID法( 用高压水喷铁砂浆的除鳞法) 是1973年日本石川岛播磨公司开发的, 其原理是将铁砂送入高压水流, 经过扁缝式喷嘴, 形成铁砂流布满钢带的横向表面。新日铁八幡厂一号酸洗机组的改造即在机组入口处增设了延伸率高达3%-7%的PV轧机进行破鳞, 并采用一NID机械除鳞装置。
改造后除鳞速度由180m/min提高到250m/min, 而且用NID机械除鳞装置代替酸洗槽及回收放心酸系统, 能够节省投资。NID法在日本东芝( 横滨) 电气公司、 川崎水岛工厂, 以及美国、 德国、 法国等均得到了实际运用。中国昆明工学院将喷嘴除鳞技术应用于窄带钢的除鳞, 使用效果很好。重钢四厂新华通讯社轧车间用10MPa以上的高压水将浓度在60%以上的烧结用铁粉浆中喷出, 在空中形成高能量水锤打到钢表面上, 取得了很好的除鳞效果。用喷浆法代替过去的喷丸法, 吨钢成本降低5倍。
也可将喷砂除鳞和酸洗除鳞联合使用, 如硅钢片厂70%靠喷砂除掉铁皮, 30%用盐酸洗掉铁皮。这种复合式工艺技术也是可行的。
1989年原苏联切列流维茨厂建成并投产了连续研磨除鳞( APO) 生产线。该生产线可处理厚度为1.6-4.0mm、 宽度为900-1550mm、 抗拉强度达650MPa的碳素钢和低合金钢带钢, 最大线速度为90m/min, 年产量达50-60万t。由于不使用酸, 解决了因用酸而引起的一系列生态问题, 特别对不锈钢的处理, 尤为优越。这种方法就用范围广、 生产成本低。
机组由通用的开卷机、 焊接机、 活套装置、 拉伸矫直机、 3个串联的APO研磨仓和卷取机组成。设在APO仓前的拉伸矫直机使钢带产生5%以上的伸长量, 使鳞皮破裂及部分脱落, 然后经过APO仓, 在冷模铸造的小颗粒磨料的研磨下实现除磷。磨料是100-500um的磁性冷铸片状颗粒, 在外力作用一被压入带钢表面, 同时磨料一起从工作仓运往分离系统。在那里, 5-15um的细鳞皮从磨料中分离出来, 纯磨料又被送回研磨仓。磨料使用2-3个月以后更换。
该厂各工段在很大程度上封闭和防尘的, 还安装了除尘系统。
喷浆除鳞( NID) 、 APO研磨除鳞等新的机械除鳞法, 具有投资省、 生产成本低、 污染小等优点, 因此有广阔的发展前途。它即可单独完成带钢除鳞, 也能够与酸洗联合除鳞, 以回忆除鳞速度, 因此也适用于已有酸洗线的改造, 特别对合金钢和有色金属的除鳞, 机械法比酸洗法具有更大的优势。
2．1．3推式酸洗
推式酸洗机组是靠开卷机和各处的夹送辊将钢带向前推进的, 当带钢头部被卷取机咬入后, 带钢被拉着进行酸洗, 故准确地说, 应称之为推拉式酸洗。它有以下优点:
( a) 机组设备简单、 投资省。由于它没有焊机及入、 出口活套装置, 因此设备组成简单, 机组长度可缩短, 减小占地面积, 节省基建投资。
( b) 生产品种多、 适应性强、 不锈钢、 高碳钢、 碳结钢, 有色合金等材擀的热轧带钢均可酸洗, 对带钢厚度的适应范围也大, 一般连续酸洗机组带钢厚度不超过7mm, 而推拉机组能够提高到10-12mm。
( c) 工艺操作简单, 生产工人比连续式少三分之一。
它的最大不足是没有焊接机, 不能为后工序拼卷以增加卷重, 但热轧卷重的增大, 也已对此给以弥补。推式机组工艺速度低, 产量低, 但只要酸配备必要的检测仪表及自动控制装置, 进行高速酸洗是完全可行的。美国格瑞钢公司、 德国布德鲁斯特殊钢厂的机组速度已达到120m/min, 中国益昌薄厂的推式酸洗机组速度已达120-180m/min。鲁斯纳公司的一条工业性推式酸洗试验机组, 其最在工艺速度可达200m/min, 年产量为100万t。
2．1．4激光焊机的采用
焊机是酸洗设备中非常重要的设备, 它的好坏不但影响酸洗生产, 而且影响其它工序的生产。为此除不断完善改进闪光焊机外, 某些工厂还安装了激光焊机。闪光焊机适合于低碳钢、 低合金钢、 低硅钢, 激光焊机适合于高碳钢、 合金钢、 电磁钢板、 不锈耐热钢板。从焊拦时间看, 两者相差不多, 激光焊机的热影响区小于闪光焊机。激光焊机设备造价虽略高, 但机组生产品种多。一般还可同时采用两种焊机, 如日本川崎公司水岛工厂2号酸洗线及千叶厂4号酸洗线, 在入口段保留原有闪耀焊机, 并增设了激光焊机, 并根据生产品种交替使用, 其焊缝轧住率两种焊机基本相当。这对于高碳钢、 硅钢、 合金钢来说相当不易, 水平很高。
2．2常见的酸洗形式
在冶金工厂中, 带钢酸洗设备有三种形式, 即半连续式酸洗( 推拉式酸洗) 机组、 连续卧式酸洗机组和连续塔式酸洗机组。
2．2．1半连续酸洗机组
半连续酸洗机组也称推式( 或推拉式) 酸洗机组。它的工艺过程是: 带钢板卷经开卷之后, 随之进入矫直机矫直带钢, 以保证带钢顺利经过机组, 被矫直的带钢经酸洗槽内的酸液除掉其表面的氧化铁皮; 随后进入清洗槽, 以除去带钢自酸槽中带出的残酸, 再经热风烘干装置将其表面烘干, 最后经过剪边、 切掉头尾舌头并在卷取机上卷成带钢卷。
半连续酸洗机组由于它没有头部的剪切机、 除鳞机( 或拉矫机) 、 焊接机、 活套车( 或活套坑) 等设备, 而且输送辊道和拉料辊的数目也比连续酸洗机组少得多, 机组的机械设备压缩到了最低限度, 因此它的造价比较便宜。
同连续酸洗机组比较, 半连续酸洗机组设备的简化, 大大地缩短了机组的长度, 减少了占地面积, 提高了机组的生产率, 并简化了操作同时生产的带钢品种也较多。因此半连续酸洗机组在一定程度上得到推广。
半连续酸洗机组的主要缺点是不能并卷。因此, 对于采用小卷重板卷的冷轧厂不推荐这种机组。最后陆续兴建的热连轧机, 所生产的热轧板卷重量可达15-40t, 冷轧之前不再需要并卷, 在此条件下, 当冷轧厂生产能力不大或中等时, 能够采用半连续酸洗机组。
2．2．2连续卧式酸洗机组
这种酸洗机组因此被称为连续的, 是因为带钢连续地经过盛有酸溶液的酸洗槽。为了使过程连续将后一卷带钢的端头与前一卷带钢的尾端焊接起来, 再从酸洗槽经过, 待带钢卷到一定重量, 切断带钢, 并把卷成的带卷卸下。连续酸洗机组根据工作性质可分为3部分或称3段。其中, 上料、 拆卷、 破碎带钢表面氧化铁皮、 矫直、 切头切尾、 焊接、 光整为原料准备段; 拉矫、 酸洗、 漂洗、 烘干为酸洗工艺段; 剪边、 涂油、 卷取及卸下带钢卷为酸洗成品段。连续酸洗机组的3段, 也可按照带钢的运行方向, 称之为头部、 中部、 尾部。
由于机组各段工作性质的特殊性和工作速度上的差异, 因此要将这3段紧密地联系起来, 实际上这是不可能的。为了保证各段工作的独立性, 满足酸洗段的连续运行, 特在机组每两段之间各设立一个活套车, 以储备一定数量的带钢。带钢的储量是不固定的, 在带钢( 上料) , 卸下带钢卷( 卸料) 及生产的期间内, 储备量会增大或减少。
2．2．3连续塔式酸洗机组
连续塔式酸洗机组, 就是带钢连续在立式的塔中运行时, 将热的盐酸溶液喷射到带钢表面上, 以去除带钢表面氧化铁皮的酸洗方法。带钢在塔内由下而上, 然后再由上而下运行一个来回, 或几个来回, 形成所谓的单套塔、 双套塔和多套塔等型式, 一般采用单套酸洗塔或双套酸洗塔, 单套塔允许高度较高, 双套塔一般都在30m以下。
塔式连续酸洗机组也有一系列的缺点。
a、 是中产有一个高高的酸洗塔, 桥式吊车无法经过, 使生产的一些设备和和身维修不太方便, 这样就增加了停车检修的时间;
b、 塔内带钢的对中比较复杂, 特别是有镰刀弯的带钢, 而且塔越高, 对镰刀弯的要求也越高;
c、 带钢在塔内断带时, 重新穿带比较困难;
d、 带钢在较高的塔内运行时, 往往会产生较大的摆动, 有时还会打坏喷酸的喷嘴。

3 原材料、 产品、 有效作业时间及产量
3．1 原材料
我厂使用的原材料是热轧薄板厂生产的热轧板卷,厚度为0.8~4.0mm,宽度为850~1680mm钢种为CQ,DQ,HSLA..它的成分及卷取温度等等对酸洗的效果,酸洗的时间起到了决定性的影响.
热轧薄板厂一般采用三高一低的轧制制度,即:热轧前将板坯加热到1200度的高温,使AlN全部溶解,再延长加热时间一般为2.5小时,粗轧开轧温度不小于1150度,并要求连轧的开轧温度为1000摄氏度,同时保证终轧温度在860~890度左右,轧完后急冷至600度以下卷取,其核心思想是使AlN以过饱和状态溶解在钢中,也就是说对于不同的钢板,它的卷取温度主要取决于它的成分.
我厂的原料的材质与卷取温度如下:
CQ 550~610
DQ 550~650
HSLA 550~650
由于成分和卷取温度的不同在带刚表面产生的氧化物的结构与厚度也就不同,因此酸洗时间也就不同,我厂不同品种的酸洗时间为:
卷取温度为580度的钢卷 18秒
卷取温度为610度的钢卷 20秒
卷取温度为650度的钢卷 23秒

3．2 产品
酸洗线年产的140万吨酸洗卷除65万吨直接作为商品卷外,其余大部分供冷轧作为原材料,对于冷轧而言酸洗板卷的几何尺寸.残余氯离子含量和表面的光洁度等等直接制约了冷轧后薄板的质量
原材料和成品参数见下表

原材料(入口)
产品(出口)
产量
1,468,400吨/年
1,417,000吨/年
材质
CQ,DQ,HSLA
CQ,DQ,HSLA
最大屈服强度
350Mpa
350MPa
最大拉伸强度
610Mpa
610MPa
卷取温度
550-610℃/CQ 550-650℃/ DQ,HSLA

钢卷头尾超标
≤10m

钢板厚度
0.8--4.0mm
0.8--4.0mm
钢板宽度
850—1680mm
820—1680mm
卷径
∮762mm
∮610/508mm
最大钢卷外径
∮2025mm
∮1950mm
最小钢卷外径
∮1000mm
∮1000mm
最大卷重
30吨
29.7吨
最大单重
18kg/mm
18kg/mm
平均单重
16kg/mm
16kg/mm
执行标准
JIS G3131/CQ,DQ JIS G3135/HSLA

平整度
≤150I.U.

塔型
≤50mm/全卷 ≤10mm/两层间

楔型
≤45μm/操作侧及驱动侧间

氯化铁残留量

≤1.5 mg/㎡/单侧
涂油量

.05—2.5g/㎡/单侧

3．3 产品大纲

厚度
   (mm)
宽度(mm)
合计
820 ～
1030
>1,030～
 1,130
>1,130～
1,230
>1,230～
1,330
>1,330～
1,430
>1,430
～ 
1,530
>1,530～ 
1,680

( %)
0.8～1.0
0.69
1.39
3.82
1.10

7.00
>1.0 ～ 1.5
3.82
4.86
13.09
11.69
9.41
5.15
4.98
53.00
>1.5～2.0
1.49
2.22
3.03
2.44
5.00
3.88
1.94
20.00
>2.0～3.0

1.23
2.00
1.17
2.50
2.65
2.45
12.00
>3.0～4.5

0.43
1.39
1.80
1.76
1.86
0.76
8.00
合计 (%)
6.00
10.13
23.33
18.2
18.67
13.54
10.13
100.

钢种
比例 (%)
CQ
60
DQ
30
HSLA
10
合计
100

3．4 有效时间和工厂产量
产量( 能力) 计算和其后表是以用户的询价书中的产品大纲为基础的, 是初步的考虑。
根据达涅利的经验连续酸洗线每年需要10天、 每2周需要16小时的停车维修时间。
计算加工时间时, 考虑到了以下的假设
Ø 卷取温度610℃的CQ钢生产60%
Ø 卷取温度650℃的DQ钢生产30%
Ø 卷取温度650℃的HSLA钢生产10%
Ø 在生产线出口100%的钢卷不分卷

　日历时间
8,760 h/y
　年停车维修时间 (10 d/y)
240 h/y
计划维修 (16 h/2 周或8h/周 - 51 周/年)
408 h/y
可利用的工作时间 (达涅利经验)
8,112 h/y
用户额外要求的年维修时间(10 d/y)
240 h/y
用户额外要求的非计划停车维修时间
300 h/y
可用的工作时间
7,572 h/y
 1,417,000 t/y加工时间
5,903 h
生产效率
90 %
　速度因数
90 %
要求的运行时间
7,287 h
额外的维修或额外的产量可利用的时间
285 h/y
3．4．5 金属损失率
金属损失 3.5%
组成为:
酸损 0.4%
头尾 8～10m
切边 共20mm
( 50～70%的产品切边)

4 我厂酸洗工艺特点
概括地说, 该生产线为3段式连续酸洗生产线, 具有备用漂洗槽和5段式漂洗, 装备有1台闪光对焊机、 1台破鳞机、 1台转塔式切边剪、 1台平整机、 1台涂油机、 和3个用于连续操作的活套。
出口段活套设计成能够配置1台卷取机的活套能力, 并预留出增上连轧机组而增大出口活套储存能力的空间。中间活套设计成具有更换平整机工作辊而酸洗段不需停车、 仅降速; 在将来, 当切边剪转动时, 不需酸洗段停车的储存能力。这种配置, 在卷取机卸卷时, 带钢不会停在平整机内, 因此会避免因平整机停车而在带钢上造成压痕。
在这种概念下, 可在低的操作和维修费的同时取得优化的公差。经过安装一套自动快速换辊系统可大幅度地减少平整机停车时间, 从而提高效率。
除上述的以外, 该生产线的发展有一个优化的方案, 经过增设一组在线的连轧机组工厂可得到进一步的提高, 该生产线安装有焊机, 其焊接焊缝具有轧制性。中间活套已经具有增上连轧机组的正确尺寸, 出口活套也有增加储量的空间。
4．1入口段
从步进梁开始包括开卷机、 闪光焊机、 入口活套等一直到破鳞机前( 不包括破鳞机) 为入口段。
钢卷在生产线入口侧装载到步进梁上。入口操作人员验证输入的钢卷。步进梁的最后一个位置为一个鞍架辊, 在这个位置上操作人员去除钢卷的捆扎带。在鞍架辊后有两个测量站, 测量钢卷的宽度和外径是为了自动地将钢卷装到开卷机上, 并在开卷机上和鞍架辊上对中钢卷。
达涅利提供的入口段配置有2台开卷机。与传统的具有处理器的方案相比, 这个方案具有下列的优点:
a 钢卷头部准备和尾部超厚的部分切除根据预示进行。这种方法入口循环时间短、 活套长度减少、 所需空间减少、 投资费用( 与生产线长度有关的) 降低。替代为要求有处理钢卷头部的准备站的处理器方案, 就表示焊接前的尾部剪切必须在线进行, 其结果为入口循环时间加长。
b 配置2台开卷机确保了生产线的高效率, 实际上当一条开卷线上的设备出现故障时, 使用另一条开卷线即使速度降慢也能继续生产。替代为配置处理器的方案, 如果入口段出现故障, 生产线必须停下来, 只有在故障排除后才能再开始生产。
c 在一条生产线上配置2台开卷机进行开卷, 头部穿带至剪, 根据预示切除超厚的部分: 在这些操作期间如果出现故障, 操作人员有时间修理它, 而不用生产线停车, 或者降低酸洗段的速度。处理器的配置方案就不这么灵活, 在穿带和剪切阶段出现任何故障就表示入口循环时间的增加。
d 处理器的配置方案入口段所需的设备数量比2台卷取机方案所需的要少。可是第一种方案的机械复杂, 因此两个方案的投资费用相当。生产线运行期间的优势明显地处在2台卷取机方案的一边。
当前一钢卷由第一台开卷机打开和处理时, 下一个钢卷就被装到了第二台的开卷机上。带钢穿过矫平机到达剪处进行头部准备。带钢向上穿至转向夹送辊, 在这里两条开卷线汇合到一起。当前一卷完了时, 在剪处切掉超厚的带钢, 开始焊接连接钢卷。焊接循环期间在剪处切除刚刚完了的钢卷的尾部。
一台焊机连接头尾以保证连续酸洗。焊机能够焊接出可在可逆冷轧机( 如果酸洗线生产的钢卷是由2个入口钢卷合并的) 和将来的连轧机组中轧制的焊缝。
为了降低总的投资我们提供具有较低外形设计的带钢活套以使厂房高度降到最小值。这是由达涅利首先发展的, 并被实践验证过, 已经应用了十多年了的设计。在焊接阶段入口活套将带钢喂入酸洗段。在平整机更换工作辊期间中间活套存储来自于酸洗段的带钢。在切边剪宽度调整、 钢卷脱尾和卷取机卸卷期间, 出口活套存储来自于酸洗段的带钢。而出口活套使连轧机组的速度独立于酸洗线的速度。
如果不正确处理, 可能会有两个潜在的问题出现:
Ø 隔离臂高速动作而产生的过分震动
Ø 带钢跑偏
达涅利采用其专利的凸轮机构与隔离臂的结合与分离的方式解决了第一个问题。该机构允许隔离臂平稳地加/减速, 因此消除了其运转开始和结束时的动力冲击。进一步地来说, 为了优化活套车的安全速度和实践水平设计了这个系统。达涅利根据其在高速酸洗线的经验经过在适当的位置设置纠偏装置来优化带钢的运行轨迹。
达涅利设计提供的破鳞机是经过实践验证的, 在世界范围内有许多实例, 例如LTV、 Dofasco、 Sollac、 安丰、 Crorus和Stahlwerke Bremen。它配置有2个矫平辊盒和一个抗横向弓起辊盒。在正常条件下, 使用一个矫平辊盒另一个备用。在高屈服强度/薄规格的材料极端条件下同时使用2个矫平辊盒。本设备确保氧化铁皮的均匀破裂和提高带钢的板形, 这两方面对于高速酸洗来说是必要的。
4．2 工艺( 酸洗) 段
从破鳞机开始包括酸洗、 漂洗、 中间活套等一直到平整机前( 不包括平整机) 为工艺段
4．2．1酸洗段
用于去除热轧钢材的氧化铁皮。达涅利发展了高速Turboflo®酸洗技术, 取得了美国专利, 提供了一个高速度带钢酸洗的最佳方案, 主要原因是该技术中只有带钢的速度才能影响酸液的动力能( 紊流度) 。每个酸洗槽都分成几个紊流单元, 利用带钢的速度带起紊流并确保从酸槽入口到出口的酸洗均匀性。高的带钢速度会产生高的紊流程度达到最大的酸洗反应。低的带钢速度将自动地降低酸液紊流程度和酸洗反应。
达涅利的高速Turboflo®酸洗系统具有下列优点:
a. Turboflo®能够以高达400m/min的速度酸洗薄规格的带钢( 0.7/0.8mm) , 无需维修。因为这个系统为浅槽, 酸洗线从头至尾笔直。其它系统, 带钢将在酸液上方运行。
b. Turboflo®提供了最短的酸洗系统, 满足用户酸洗线的建设要求。
c. 因为酸洗槽内酸液量少, 在任何状态下整个酸槽能快速排空。
d. 由于没有悬垂度控制张力的要求, 整个酸洗段可采用高张力, 从而获得较好的带钢运行轨迹, 减少总的电力要求。
e. Turboflo®具有很好的热力效果, 可保持新鲜的热酸液始终与带钢表面接触。
f. Turboflo®配置了从酸槽到酸槽的隔离设施。
g. 独一无二的槽盖设计消除了由于高速度造成的奔向酸槽出口的酸液涌浪。
h. 特殊的槽盖设计能够捕获由于高的带钢速度造成的酸液涌浪, 再循环这些酸液增强紊流度。这使得采用高的带钢酸洗速度和形成高的酸液紊流度成为了可能。
i. Turboflo®消除了由于高速度操作而产生的酸液大涌浪。其结果是挤干辊处没有了高的液体压力, 从而挤干辊的密封可大大简化, 维修量可大幅度地减少。
酸洗效果可经过自动化和顺从每个酸洗槽出、 入口所提供的酸液动力而进行适宜的预定进行控制。
同时酸液温度可提高或降低, 例如由于酸液产生的动力能过高或者状态欠佳降低温度能够起到补偿作用。
4．2．2漂洗段
优点:
Ø 漂洗效率高
Ø 水消耗最少
Ø 操作环境良好
该漂洗段由下列部分组成:
Ø 最后一个酸洗槽和漂洗段间的一个预漂洗单元
Ø 5段式梯流漂洗槽
漂洗在漂洗水梯流流量达到700升/小时的状态下可生产出带钢表面盐酸离子浓度小于1.5mg/m2的产品。
4个梯流漂洗段设计为高压漂洗, 以保证带钢上固体附着物, 例如铁颗粒、 碳、 碳化物等少于50mg/m2。
另外, 我们在漂洗段的上游设计了喷射梁, 将每小时2500升的水喷射到带钢上, 以便减少进入漂洗段的FeCL2的量。
4．2．3 酸洗比较
下面的图显示了当前在市场上采用的不同的酸洗系统, 提供下面简单的描述供你参考:

a 深槽酸洗线: 深槽酸洗线的的典型特性是酸的流动最小, 其结果是在带钢上有很高的层流边界层。
b 浅槽酸洗线: 在浅槽酸洗线内仅有很慢的酸流动, 导致在带钢上面有很高的层流边界层。然而带钢下面的酸洗效果要好于深槽酸洗线。可是在挤干辊前较多的积集酸会引起密封问题。
c 紊流酸洗线: 在每个酸洗槽内仅在带钢上面仅有两个紊流区域。然而在各酸洗槽的出口需要较大能源进行密封。
d Turboflo酸洗线: 在带钢的上、 下面每2米一个紊流区域。酸液在槽盖内返回, 因此降低了酸洗槽出口处的密封能源要求。
4．3 出口段
从平整机开始包括出口活套、 月牙剪、 切边剪、 卷取机一直到钢卷入库为出口段。
在中间活套后和平整机前布置一台张力辊, 将带钢张力提高到平整张力。
一台平整机来适当地改进带钢表面状况、 平直度和机械性能。
在出口活套后设置一台切边剪具有下列特性:
Ø 转塔型设计当一侧在工作时, 可在空闲的一侧更换剪刃。
Ø 剪切薄规格带钢时, 可为驱动型。
在出口张力辊后, 带钢经过一个水平式检查台, 在这里目测带钢的表面, 检查缺陷。
设置一台静电涂油机, 在带钢的两面涂一层薄薄的保护油层。
一台上切式剪用于分割钢卷, 切掉焊缝和进行取样。切头被收集到料槽内, 从生产线的驱动侧接近。当焊缝到达剪的附近时, 降低出口的速度, 带钢在焊缝进入剪前停下来。用剪分开带钢, 脱尾后开始由卷取机卸卷。同时剪切掉焊缝, 如果有必要, 可剪切试样。然后新的带头穿至卷取机。
运输带钢至转向辊然后到达卷取机。配置穿带台是为了在卷取开始时引导带钢到达芯轴。配置一个自动边部自动控制装置在钢卷长度范围内不受带钢宽度变化的影响而使钢卷面平直。
出口钢卷车将钢卷由卷取机芯轴移走, 放置到出口鞍架座上。钢卷称重、 打捆后, 放置到支架上。由2个运卷车将支架上的钢卷分别运到用于交货的存储区和冷轧厂进一步加工的酸洗卷储放区。
4．5 首次穿带
首次贯穿生产线的穿带, 是由操作人员在天车和2台便携式卷扬的帮助下, 压带辊处于爬行控制的状态下, 手动进行。第一次穿带使用钢丝绳或窄规格带钢。
5 带钢表面氧化铁皮、 酸洗机理和影响酸洗的因素
5．1 带钢表面氧化铁皮
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。由于金属的成分、 表面温度、 加热和冷却制度、 周围介质含氧量等因素的不同, 氧化铁皮的成分与结构也因之而异。一般说来, 金属的化学性质越活泼, 温度越高, 金属的氧化速度就越快。氧化时间长, 则形成的氧化铁皮厚度就越大。铁是一种比较活泼的金属, 各种铁的氧化物, 结构也较为疏松, 而钢材的轧制及钢铁制品的加工, 多半都是在较高的温度下进行的, 因此加快了钢材氧化速度, 促进了钢材表面氧化铁皮的形成。
由于热轧带钢的化学成分、 轧制温度、 制后的冷却速度及卷取温度的不同, 因此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, 具体地分析、 研究这些特征, 对于有效地清除氧化铁皮和控制氧化铁皮生成有利于清除的形式都是有利的。
5．1．1带钢表面氧化铁皮的形成
轧件经粗轧后沿辊道向热连轧轧机运行时, 温度为1000度左右, 这时在轧件表面上已生成了一层薄的氧化铁皮, 而轧前水力清除机可将它们清除掉。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度短, 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, 能够说刚刚从成品机架出来的带钢, 虽然温度有780-850度的温度, 但带钢表面的氧化铁皮是极薄的。带钢从成品机架出来后, 进入喷水装置, 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。
在从成品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四氧化三铁或是疏松的氧化铁。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, 空气中的氧可自由的经过多孔、 疏松的氧化铁皮, 而使氧化铁皮加厚和致密化。无论上哪种情况, 最终结果就是形成了我们一般所见到的带钢表面的氧化铁皮。
当然, 带钢表面上生成了一层氧化铁皮以后, 氧和铁的离子扩散也受到了一定的阻碍, 而且, 氧化铁皮越厚, 离子扩散受到的阻障就越大, 生成氧化铁皮的速度也越慢, 因此, 氧化铁皮的长大速度是不均匀的, 即开始时氧化铁皮的厚度增加得很快, 之后氧化铁皮厚度的增加随着氧化铁皮的厚度增大而越来越慢。
事实上, 在高温情况下氧化铁皮形成的特别强烈, 当温度低于600度时, 氧化铁皮的形成实际上已停止。
5．1．2氧化铁皮的组成和结构
带钢表面的氧化铁皮, 由于钢的化学成分、 轧制时带钢表面温度、 轧制时的加热及终轧温度、 冷却制度、 周转介质的含氧量的不同, 因此氧化铁皮的组成和结构也因之而异。
铁氧系的热力分析证明, 铁的氧化过程是铁——氧化铁( 含氧量23.26%) ——四氧化三铁( 含氧量27.64%) ——三氧化二铁( 含氧量30.04%) 。热力分析同样证明在氧化过程中可能产生许多独立的相。这些相分别为铁内氧化物固溶体、 富氏体( 接近氧化铁的) 相、 四氧化三铁、 三氧化二铁及氧化物固溶体。
在铁氧状态曲线图中能够看出, 各相在平衡状态下的稳定界限时; 还可看出在温度大于575度时, 富氏体是稳定的, 在温度较低时分解为磁性氧化铁和金属铁。
如果氧化铁皮在570-300度之间急速冷却, 那么富氏体相来不及分解, 在更低的温度时就被固定下来。缓冷时铁皮中富氏体相只是少量存在或完全没有。当加热到大于1100度, 特别是氧含量有限、 水蒸汽或碳的氧化物含量较高的情况下, 三氧化二铁将还原成四氧化三铁, 即
6Fe2O3——4Fe3O4+O2
带钢经高温处理后, 在其表面产生的氧化铁皮是各种相的混合体。如果钢板表面氧化时温度大于570度并有过量氧气, 而随后又是相当快的冷却, 则一般氧化铁皮将由3层组成, 直接附着在钢铁表面的一层是富氏体( FeO和Fe3O4固溶体) , 再上面一层是Fe3O4, 最上面Fe2O3。由于热轧碳素结构的终轧温度一般控制在870度左右, 周转介质含有大量的氧气, 随后又是相当快的冷却速度, 因此其氧化铁皮一般都是上述3层结构。
一般钢铁中除了铁原子之外, 还含有其它元素的原子。如硅钢中含有相当高的硅原子, 不锈钢和耐热钢中含有很多的铬原子和镍原子, 即使是普通的碳素结构中, 也含有少量的碳、 硅、 锰、 磷、 硫等元素的原子。在此情况下, 扩散的就不只是铁离子, 其它元素的离子也会同时扩散。这些元素的离子, 都能与氧化合成氧化物。因此, 氧化铁皮中除了铁的氧化物之外, 还含有部分其它元素的氧化物。例如从含15-16%铬的不锈钢氧化膜的光谱分析可知, 氧化膜中含蓄有23.1%的FeO, 70%Cr2O3及2.38%的SiO2。
同时, 任何两种元素的原子, 其扩散速度都是不等的。如硅、 铬原子的扩散速度比铁原子慢得多, 因此, 它们的氧化物多差距靠近基铁部分, 甚至成为氧化铁皮下的单独一层氧化物, 这就给带钢的酸洗带来很大的困难。
5．1．3影响带钢表面氧化铁皮的因素
5．1．3．1终轧温度及速度的影响
铁的氧化过程是Fe——FeO——Fe3O4——Fe2O3, 随着温度升高, 氧化速度也逐渐增大。在600-800度的温度范围内, 生成的氧化铁皮能够很好地阻碍铁及氧原子的扩散, 因此氧化速度反而不再继续增大。当温度超过800度时, 氧化铁皮阻碍扩散的能力将大降低, 因此氧化速度又迅速增大。由于温度的长高, 氧化速度加快, 因此在单位时间内, 带钢表面氧化铁皮的厚度随着氧化温度的长高而增厚。同样, 高的轧制速度能够减少带钢在高温中与空气接触的时间, 从而也就减小了氧化铁皮的厚度。因此, 为了减小氧化铁皮的厚度, 热轧带钢应在尽可能低的温度和尽可能高的轧制速度下进行轧制。
从氧化铁皮的结构上看, 终轧温度在700-900度之间时, 所形成的氧化铁皮含80%-90%的FeO、 10%-20%的Fe4O4。在温度大于900度, 氧化或氧化性气体较多时, 铁将迅速被氧化, Fe2O3能够在高温下快速形成, 这时氧化铁皮除Fe3O4外, 将不出现FeO, 并开始在铁皮表面形成Fe3O4组成, 表面覆盖着一层很薄的Fe2O3。
提高轧制速度能够减少氧化铁皮的厚度, 然而, 过高的轧制速度将使卷取温度迅速提高, 并造成氧化铁皮中的富氏体转变为Fe3O4, 给以后清除带钢表面上的氧化铁皮( 酸洗) 工作带来困难。因此, 准确地控制轧制速度乃是有利酸洗的重要因素。
研究结果表明, 获得符合最佳酸洗时间的氧化铁皮, 终轧温度应该是850度。
5．1．3．2冷却速度的影响
我们知道, 一般热轧带钢表面氧化铁皮有3层, 靠近基铁的内层为富氏体, 中间为Fe3O4, 外层为Fe2O3。其中有利于酸洗的富氏体在575度以上是稳定的, 在570度以下时富氏体中FeO不稳定, 而且按照4FeO=====Fe3O4+Fe。当温度进一步降低到300度以下时, 这种转变将趋近于零。
如果氧化铁皮层在570-300度之间急速冷却的话, 那么, 富氏体层将来不及分解并在更低的温度下被固定下来, 从而得到有利于酸洗富氏体结构。
缓冷时, 铁皮中的富氏体层随着冷却速度变慢而逐渐减少, 因此, 带钢在冷却区域冷却速度较慢时, 铁皮中富氏体层只有少量存在或完全没有。
一般是在输出辊道上喷射高压水加快带钢的冷却速度。在喷水的情况下, 氧化铁皮的厚度增加得很快。因为氧化铁皮在水中要比在空气中形成得快, 因此, 在水蒸汽气氛中停留的时间愈长, 形成的氧化铁皮就愈多, 而FeO的含量却减少, 因此准确地调节喷水段中的冷却速度和尽可能地减少在水中停留时间是非常必要的。
5．1．3．3卷取温度的影响
带钢的卷取温度在600-700度时, 对铁皮层厚度的增 加没有太明显的影响。然而, 卷取温度越高, 在带钢的边缘头和头尾会生成Fe2O3, 这些都是我们所不希望的。
进一步降低卷取温度对氧化铁此的厚度没有什么影响, 但带钢边缘和尾部出现Fe2O3的危险性减小了, 同时, 富氏体向Fe3O4转化的程度也减小了。当卷取温度从700度降低到600度时, 酸洗时间可缩短10%-15%。为了控制富氏体的转化, 带钢应该在相当低的温度下, 如500-550度下卷取, 但这样将导致卷取前带钢水冷时间增加, 从而引起氧化铁皮厚度不均匀性的增加, Fe3O4将增多, 富氏体减少, 因此, 必须给轧机找出最佳带钢卷取温度, 以减少带钢在冷却后富氏体的转化, 防止铁皮厚度明显增加。实验表明, 在550-590度卷取时, 带钢上的氧化铁皮层最薄, 其中富氏体层较厚, 富氏体分解最少, 因而酸洗 时间能够减少。
5．1．3．4其它因素的影响
为了避免富氏体的转化, 必须使板卷的冷却速度加快, 特别是在350-500度范围内的冷却速度要达到相当高的程度。近年来所有新建的热轧机生产的钢卷重都大大地增加了, 随之带来了板卷冷却时间的延长。例如, 卷重由4-6t增加到20-25t, 冷却时间则由1.5-2t昼夜延长到3.5-5昼夜。这样富氏