酸洗工艺教程

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1、酸洗线教程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 彩涂商品卷从上图可以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，又是其他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21 酸洗机组的技术进步211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

2、利鲁特纳发明了盐酸酸洗废液再生方法，盐酸可以完全回收，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，改善了酸洗质量。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

3、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。212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：反复弯曲法、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，通过扁缝式喷嘴，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

4、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，并且用NID机械除鳞装置代替酸洗槽及回收放心酸系统，可以节省投资。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。我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

5、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，然后通过APO仓，在冷模铸造

6、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，也可以与酸洗联合除鳞，以回忆除鳞速度，所以也适用于已有酸洗线的改造，尤其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。213推式酸洗 推式酸洗机组是靠开卷机和各处的夹

7、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，所以设备组成简单，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，通常连续酸洗机组带钢厚度不超过7mm，而推拉机组可以提高到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

8、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，我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。214激光焊机的采用 焊机是酸洗设备中非常重要的设备，它的好坏不仅影响酸洗生产，而且影响其他工序的生产。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

9、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。22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。221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，以保证带钢顺利通过机组，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

10、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

11、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，可以采用半连续酸洗机组。222连续卧式酸洗机组这种酸洗机组所以被称为连续的，是因为带钢连续地通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，再从酸洗槽通过，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

12、，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，所以要将这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。223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

13、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，桥式吊车无法通过，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，尤其是有镰刀弯的带钢，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31 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0.84.0mm,宽度为8501680mm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

14、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860890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 550610 DQ 550650 HSLA 550650 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,所以酸洗时间也就不同,我厂不同品种的酸洗时间

15、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32 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,HSLACQ,DQ,HSLA最大屈服强度350Mpa350MPa最大拉伸强度610Mpa610MPa卷取温度550-610/CQ 550-650/ DQ,HSLA钢卷头尾超标10m钢板厚度0.

16、8-4.0mm0.8-4.0mm钢板宽度8501680mm8201680mm卷径762mm610/508mm最大钢卷外径2025mm1950mm最小钢卷外径1000mm1000mm最大卷重30吨29.7吨最大单重18kg/mm18kg/mm平均单重16kg/mm16kg/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45m/操作侧及驱动侧间氯化铁残留量1.5 mg/单侧涂油量.052.5g/单侧33 产品大纲厚度(mm)宽度(mm)合计82010301,0301,1301,1301,2301,2301,330

17、1,3301,4301,4301,5301,5301,680（%）0.81.00.691.393.821.107.001.01.53.824.8613.0911.699.415.154.9853.001.52.01.492.223.032.445.003.881.9420.002.03.01.232.001.172.502.652.4512.003.04.50.431.391.801.761.860.768.00合计(%)6.0010.1323.3318.218.6713.5410.13100.钢种比例(%)CQ60DQ30HSLA10合计10034 有效时间和工厂产量产量（能力）计算和其后表

18、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 卷取温度610的CQ钢生产60% 卷取温度650的DQ钢生产30% 卷取温度650的HSLA钢生产10% 在生产线出口100%的钢卷不分卷日历时间8,760h/y年停车维修时间(10d/y)240h/y计划维修(16h/2周或8h/周-51周/年)408h/y可利用的工作时间(达涅利经验)8,112h/y 用户额外要求的年维修时间(10d/y)240h/y用户额外要求的非计划停车维修时间300h/y可用的工作时间7,572h/y1,

19、417,000t/y加工时间5,903h生产效率90%速度因数90%要求的运行时间7,287h额外的维修或额外的产量可利用的时间285h/y345 金属损失率金属损失 3.5%组成为： 酸损 0.4% 头尾 810m 切边 共20mm （5070%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。出口段活套设计成可以配置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、

20、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。通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，通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。41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

21、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

22、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。但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

23、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

24、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。如果不正确处置，可能会有两个潜在的问题出现： 隔离臂高速动作而产生的过分震动 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通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、Do

25、fasco、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。42 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421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

26、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，

27、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. 特殊的槽盖设计可以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。酸洗效果可通过自动化和顺从每个酸洗槽出、入口所提供的酸液动力

28、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可以起到补偿作用。422漂洗段优点： 漂洗效率高 水消耗最少 操作环境良好该漂洗段由下列部分组成： 最后一个酸洗槽和漂洗段间的一个预漂洗单元 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。423 酸洗比较下面的图显示了目

29、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。但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。43 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

30、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善带钢表面状况、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： 转塔型设计当一侧在工作时，可在空闲的一侧更换剪刃。 剪切薄规格带钢时，可为驱动型。在出口张力辊后，带钢通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

31、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。45 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51 带钢表面氧化铁皮氧化铁

32、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，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，具体地分析、研究

33、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。511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，可以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

34、。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。无论上哪种情况，最终结果就是形成了我们通常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

35、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。512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

36、中可以看出，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6Fe2O34Fe3O4+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（F

37、eO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，所以其氧化铁皮一般都是上述3层结构。通常钢铁中除了铁原子之外，还含有其他元素的原子。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，其他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，还含有部分其他元素的氧化物。例如从含15-16%铬的不锈钢氧化膜的光谱分析

38、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。513影响带钢表面氧化铁皮的因素5131终轧温度及速度的影响铁的氧化过程是FeFeOFe3O4Fe2O3，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

39、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，高的轧制速度可以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可以在高温下快速形成，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

40、高轧制速度可以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。5132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，并且按照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

41、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，所以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。5133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

42、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

43、-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。5134其他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。这样富氏体将完全转化，给酸洗工作带来困难。为了改进铁皮结构，目前有些国家把板卷放入盛水的容器中，使板卷的温度降到小于350度。事实证明，这样对提高酸洗速度是有利的。这种方法的唯一不足之处是，钢卷内、外

44、围骤然冷却，而中部冷却较慢 ，会引起铁皮结构不太均匀。在酸洗试验中，很值得注意的是轧辊粗糙度的影响。在使用粗糙的受到损坏的轧辊时，往往在带钢边缘上会造成酸洗时间延长50%左右。综上所述，用较大的轧制速度、光滑的轧辊、低的终轧温度和卷取温度以及较高的冷却速度，均可对热轧带钢的酸洗产生有利的影响。514氧化铁皮的性质及厚度氧化铁皮的性质对酸洗速度有着较大的影响。由于氧化铁皮的性质较多，不便一一叙述。下面我们只着重讨论与酸洗有关的一些性质。5141氧化铁皮的紧密度（也称松散度）氧化铁皮内层是疏松而多孔的细结晶组织、各晶粒之间互相联系薄弱并且易于破坏，这层称之为富氏体的组织主要由氧化亚铁（FeO）组成

45、；致密、无孔和裂缝，成玻璃状断口的中间层是磁性氧化铁（Fe3O4）；外层是结晶构造的氧化铁（Fe2O3）。因此，在金属冷却期间结构发生变化时，在铁皮中便生产了裂纹和气孔，为酸洗工作创造了有利的条件。5142氧化铁皮的内应力金属在生成氧化铁皮时，其体积增大，如生成富氏体时，体积增大1.76倍；生成Fe2O3及Fe3O4时，体积增大分别为21倍和2.4倍。由于体积增大，因而在平行于金属表面的方向上产生一种压应力，同时还产生一种力图使氧化铁皮从金属表面上剥落的拉应力。当这些内应力小于氧化铁的强度时，氧化铁皮便产生裂缝；当内应力大于氧化铁皮同金属表面的附着力时，氧化铁皮就会从金属表面上脱落下来，这就给

46、机械方法破碎氧化铁皮提供了有利的条件。氧化铁皮内应力的大小与金属表面状态有关，金属表面越粗糙，则内应力就越大，氧化铁皮破碎和脱落的可能性也就越大。例如，带钢的炉生铁皮及粗轧过程中生成的氧化铁此很容易被清除掉就是这种原因所致。5143氧化铁皮在金属附着力各种氧化铁皮与基体铁的附着力是不同。附着力的大小，一般用破坏应力来衡量，附着力越大则破坏力也越大，附着力越小则破坏应力就越小。FeO的破坏力约为0.4Mpa; Fe3O4的破坏力约为40Mpa；Fe2O3的破坏应力约为10Mpa。由于氧化铁皮与基体铁的附着力越大，氧化铁皮就越难从基铁上脱落，因此，从附着力的大小上可看出，FeO的附着力最小，它是氧

47、化铁皮中最容易被除掉的。铁皮的附着力决定于氧化的时间及钢板的化学成分，这是由于长时间氧化，铝、锰、硅等元素在铁皮与金属之间析出，使内层氧化铁皮成为含有各种氧化物的混合物。如含有硅的钢，长时间氧化时，它可以在钢与FeO之间形成较脆的Fe2SiO4（2FeO+SiO2= Fe2SiO4）中间层，使氧化铁皮对钢的附着力大大降低。5144氧化铁皮的厚度前面说过，对普碳钢而言，带钢冷却的条件和速度、带钢的终轧温度及卷取温度等，对带钢表面氧化铁皮的厚度有着直接的影响。带钢表面氧化铁皮厚度一般为7.5-18um，个别情况可达20um。其中最内层的富氏体（FeO）层，大约占整个氧化铁皮厚度的80%，是氧化铁皮

48、最厚的一层；中间的磁性氧化铁Fe3O4占整个氧化铁皮厚度的18%；而最外层的Fe2O3，仅占氧化铁皮厚度的2%。带钢表面氧化铁皮的单重波动在35-55g/m2的范围内。仔细地观察带钢表面的颜色会发现，往往带钢边部较宽度中间部分颜色深些。这一现象是由于氧化铁皮的厚度不同而引起光线的反射及干涉所致。随着氧化铁皮厚度的增大，颜色逐渐由橙变成黄、绿、青、蓝、紫等。因此，由带钢表面颜色及氧化铁皮的形状，大体上可判断出氧化铁皮的厚度及均匀程度。515带钢表面氧化铁皮的可酸洗性热轧带钢的可酸洗性和氧化铁皮的形成一样，与很多因素有关，如氧化铁皮的粘附强度、钢的成分、机构变形的种类和程度、氧化铁皮的结构及厚度、

49、表面污染（例如油脂引起的污染）、表面缺陷、酸洗剂的种类和成分以及酸洗时的工作条件等。下面仅就氧化铁皮的结构耐酸性进行分析。在氧化铁皮中，富氏体只是在靠近钢板的表面上存在，而铁皮外层的Fe3O4和Fe2O3在酸溶液中是比较难于溶解的。但由于铁皮层存在着裂缝和气孔（特别是通过破鳞或拉矫之后），因此酸溶液便能通过这些裂缝、气孔到达金属表面和富氏体层，随着金属铁和富氏体的溶解，便减少了铁皮与金属之间的附着力，并在酸液与金属铁反应过程中生成的氢气的作用下，氧化铁皮便从基体上脱落而沉到酸槽底部。与此同时，难溶的Fe3O4及Fe2O3也被还原成容易溶解的FeO，从而使氧化铁皮从带钢表面上分离开来。影响酸洗性

50、的另一个重要因素是铁皮的致密度。富氏体具有天然的最大孔隙，而Fe2O3层及Fe3O4层是致密的，它们会把铁皮中其他氧化层内的气孔全部堵死，从而阻碍了酸液的渗入。带钢在冷却过程中虽然会形成一些裂纹，但也不能保证酸液渗入氧化铁皮的深处。特别是现代化轧机生产的热轧带钢，铁皮的厚度是相当稳定的，致密度是相当高的，因此，为了提高氧化铁皮的可酸洗 性，采用破鳞设备增加裂纹仍然是十分必要的。在酸洗时会发现，带钢尾部（酸洗卷头部）表面上的氧化铁皮较容易洗掉。这是因此带钢尾部的轧制温度一般比中部和头部低30-50度，并在卷取时受到从卷取机上落下来的水的强化冷却，因此，带钢尾部铁皮形成的过程结束得较早，氧化铁皮较

51、薄，而FeO来不及转化。最难酸洗的是带钢头部（酸洗带卷尾部）的氧化铁皮，这是因为带钢头部氧化铁皮的形成过程比尾部结束得缓慢，而使氧化铁皮层加厚的缘故。此外，氧化铁皮的缓冷促FeO促分解成Fe3O4或Fe2O3也是难洗原因之一。在带钢酸洗时还会发生，带钢的边缘上会出现未洗掉的黑边，这是因为在带钢长度的中部边缘上，氧化铁皮冷却的比较缓慢，而周转的氧气到带钢表面上的通路较通畅，使这里的氧化铁皮中Fe2O3层明显增加所致。52 酸洗原理目前，世界上热轧带钢轧机所生产的钢卷中，大约有3/4要提供给连续带钢酸洗机组进行处理，而其中 98%的带钢是采用水平式（卧式）连续酸洗机组。因此，从酸洗机组处理带钢的数

52、量之大、意义之深远来看，研究酸洗机组的酸洗机理、规律，使机组发挥最大的生产潜力是十分必要的。酸洗是用化学方法除去金属表面氧化铁皮的过程，因此也叫化学酸洗。酸洗按其生产方法通常分为：酸法、碱-酸法、氢化物法、电解法等。但在连续酸洗机组上绝大多数是使用硫酸或盐酸的酸洗方法。521盐酸盐酸是化学工业中通常与硫酸、硝酸并列为化学工业三大强酸，并是化学工业的重要产品之一，广泛地应用于国民经济的各个部门。在化学工业中盐酸是用纯净氢气在氯气中燃烧并生成氯化氢 ，再用水吸收即为盐酸。化学反应式为：H2+Cl2=2HCL盐酸的性质纯净的盐酸是无色透明的液体，有刺激性气味，浓盐酸中约含蓄有37%的氯化氢，比重约为

53、1.19，工业用盐酸由于含 有杂质（主要FeCl3）而带有黄色。浓盐酸在空气中经常会“冒烟”，这是因为从盐酸里跑出来的氯化氢遇到空气里的水蒸凝结成小滴的盐酸而产生的。象盐酸这样沸点较低，在常温下就能较显著地蒸发出分子的酸，通常称之为挥发性酸。盐酸具有酸的一切化学性质，它可与金属或金属的氧化物发生化学反应，生成盐、氢气或水。例如：Fe+2HCl=FeCl2+H2FeO+2HCl=FeCl2+H2O盐酸对皮肤或某些织物也有一定的腐蚀作用在使用时应该注意，不要把盐酸滴在皮肤或衣服上。由于盐酸具有挥发性，挥发出来的HCl气体对人、金属和建筑物都有较大的损害作用，如空气中HCl的含量达到百万分之一，即1

54、ppm，就能使光洁的金属变暗，因此，在盐酸酸洗国间内或使用盐酸的地方都必须严格地控制空气中HCl的含量，不得超过5mg/m3。522酸洗原理带钢表面上形成的氧化铁皮（FeO、Fe3O4、Fe2O3）都是不溶解于水的咸性氧化物，当把它们浸泡在酸液里或在其表面上喷洒酸液时，这些碱性氧化物就可与酸发生一系列化学变化。由于碳素结构钢或低合金钢钢材表面上的氧化铁皮具有疏松、多孔和裂纹的性质，加之氧化铁皮在酸洗机组上随同带钢一起经过矫直、接矫、传送的反复弯曲，使这些孔隙裂缝进一步增加和扩大，所以，酸溶液在与氧化铁皮起化学反应的同时，亦通过裂缝和孔隙而与钢铁的基体铁起反应。也就是说，在酸洗一开始就同时进行着

55、3种氧化铁皮和金属铁与酸溶液之间的化学反应，所以， 酸洗机理可以概括为以下3个方面：a 溶解作用带钢表面氧化铁皮中各种铁的氧化物溶解于酸溶液内，生成可溶解于酸液的正铁及亚铁氯化物或硫酸盐，从而把氧化铁皮从带钢表面除去。这种作用，一般叫溶解作用。其反应为：在盐酸溶液中酸洗时：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2OFeO+2HCl=FeCl2+H2Ob 机械剥离作用带钢表面氧化铁皮中除铁的各种氧化物之外，还夹杂着部分的金属铁，而且氧化铁皮又具有多孔性，那么酸溶液就可以通过氧化铁皮的孔隙和裂缝与氧化铁皮中的铁或基体铁作用，并相应产生大量

56、的氢气。由这部氢气产生的膨胀压力，就可以把氧化铁皮从带钢表面上剥离下来。这种通过反应中产生氢气的膨胀压力把氧化铁皮剥离下来的作用，我们把它叫作机械剥离作用。其化学反应为：Fe+2HCl=FeCl2+H2据有关资料介绍，盐酸酸洗时，有33%的氧化铁皮是由机械剥离作用去除的。c 还原作用金属铁与酸作用时，首先产生氢原子。一部分氢原子相互结合成为氢分子，促使氧化铁皮的剥离。另一部分氢原子靠其化学活泼生及很强的还原能力，将高价铁的氧化物和高价铁盐还原成易溶于酸溶液的低价铁氧化物及低价铁盐。其盐酸酸洗中的反应为：Fe2O3+2H=2FeO+H2OFe3O4+2H=3FeO+H2OFeCl3+H=FeCl

57、2+HCl分析使用过的酸洗溶液会发生酸液中只含有极度少量的三价铁离子（例如，在盐酸酸洗时，总酸200g/L，废酸中含二价铁离子120g/L，三价铁离子只有5-6g/L）。这是因为酸洗时生成的初生氢使三价铁的化合物还原成亚铁化合物。综上所述，带钢表面上氧化铁皮是通过以下3种作用而被清除的：（1） 氧化铁皮与酸发生化学反应而被溶解（溶解作用）。（2） 金属铁与酸作用生成氢气，机械地剥落氧化铁皮（机械剥离作用）。（3） 生成的原子氢使铁的氧化物还原成易与酸作用的亚铁氧化物，然后与酸作用而被除去（还原作用）。533影响的酸洗因素6 工艺流程及基本工艺技术参数基本技术数据入口段最大速度 600m/min

58、酸洗段最大速度 306m/min酸洗段最小速度 20m/min出口段最大速度 500m/min穿带速度 60m/min加速度 1m/s2减速度-正常停车 1.5 m/s2减速度-快速停车 2.0 m/s2入口活套工作能力 632m入口活套最大能力 646m入口活套层数 4中间活套工作能力 308m中间活套最大能力 330m中间活套层数 4出口活套工作能力 250m出口活套最大能力 270m出口活套层数 4入口段最大停车时间 120s出口段最大停车时间 100s酸洗段酸洗槽 3个酸洗槽长度 34m在酸槽酸中最大停留时间 无缓蚀剂 约2min 有缓蚀剂 约8min酸槽排空酸液时间 约3min 注：带钢约2分钟后脱离酸液酸槽再充酸时间 约3min酸槽内的最大加热能力 500t/h 注：带钢的最小入口温度为5时酸洗时间 卷取温度为580的钢卷 18s 卷取温度为610的钢卷 20s 卷取温度为650的钢卷 23sNo1酸槽总的酸浓度 约200g/LNo1酸槽Fe浓度 约120130g/LNo1酸槽自由酸的浓度 约4530g/LNo1酸槽酸的温度 约7590No2酸槽总的酸浓度 约200g/LNo2酸槽Fe浓度