冷轧生产线酸洗工艺

单击此处编辑母版标题样式,*,首钢,1850,冷轧线酸洗工艺,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,酸洗技术发展,深槽酸洗,浅槽酸洗,浅槽紊流酸洗,早期。酸液深,1000,1200mm,。,70,年代中期。酸液深,400,1000mm,。,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,参数比较,深槽,浅槽,紊流,酸洗时间*，,100,80,65,酸雾量*，,100,60,60,电耗量*，,100,70,70,热传递*，,100,200,700,槽内带钢提升器,有必要,没必要,没必要,槽内带钢位置控制,不可能准确检测,可以准确检测,可以准确检测,槽内断带事故处理,困难，费时,容易,容易,酸洗后带钢表面残留物*，,mg/m,2,带钢,300,200,150,50,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，逐卷带钢间断地通过酸洗机组。,酸洗概述,酸洗机组的优缺点比较,比较项目,连续,推拉,设备简单,设备重量轻,厂房高度较低,投资省,组织生产灵活性,酸洗时间短，加热启动快，调节酸液成分快,重新启动时无需引带,动力剪外还可使用拉剪,改善带钢平直度能力较好,穿带速度高,运行速度高,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,780,850,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,Fe,3,O,4,，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,O,FeO,Fe,3,O,4,Fe,2,O,3,酸洗原理,氧化铁皮的形成,Fe+FeO,FeO,FeO+Fe,3,O,4,Fe,3,O,4,+,Fe,2,O,3,Fe+FeO,Fe+Fe,3,O,4,含氧量,22 24 26 28 30 32,温度,1200,1000,800,600,400,Fe,3,O,4,Fe,2,O,3,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 Fe,3,O,4,Fe,2,O,3,体积总分子量,FeO,Fe,3,O,4,Fe,2,O,3,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，生成温度,570,1100,带钢基体,富氏体,FeO,磁性体,Fe,3,O,4,氧化铁,Fe,2,O,3,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,570,1100,但从,570,开始缓冷,带钢基体,磁性体,Fe,3,O,4,氧化铁,Fe,2,O,3,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,Fe,3,O,4,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，,Fe,3,O,4,层仅为氧化铁皮层的,418%,，在许多情况下没有,Fe,2,O,3,。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。,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,轧制速度,氧化时间,氧化铁皮厚度,卷曲温度,FeO Fe,3,O,4,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,Fe+Fe3O4,Fe+FeO,Fe3O4+,Fe2O3,FeO+Fe3O4,FeO,Fe+FeO,含氧量,22 24 26 28 30 32,温度,1200,1000,800,600,400,Fe3O4,Fe2O3,铁氧状态图,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,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 Fe,3,O,4,Fe,2,O,3,体积总分子量,FeO,Fe,3,O,4,Fe,2,O,3,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,所用酸液因素,氧化铁皮因素,外部拉矫因素,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,Fe,2,O,3,+H,2,SO,4,Fe,2,(SO,4,),3,+H,2,O,溶解作用,FeO+H,2,SO,4,FeSO,4,+H,2,O,Fe,2,O,3,+HCl FeCl,3,+H,2,O,Fe,3,O,4,+HClFeCl,3,+FeCl,2,+H,2,O,Fe,3,O,4,+H,2,SO,4,Fe,2,(SO,4,),3,+FeSO,4,+H,2,O,反应能力,FeO+HClFeCl,2,+H,2,O,Fe+HClFeCl,2,+H,2,反应能力,Fe+H,2,SO,4,FeSO,4,+H,2,酸洗原理,酸洗机理,机械剥离作用,Fe,2,O,3,Fe,3,O,4,FeO,基铁,Fe+HCl,FeCl,2,+H,2,(,占,33%),Fe+H,2,SO,4,FeSO,4,+H,2,(,占,78%),酸洗原理,酸洗机理,还原作用,Fe,2,O,3,Fe,3,O,4,FeO,基铁,Fe+HCl,FeCl,2,+H,2,Fe,2,O,3,+,H,FeO+H,2,O,Fe,3,O,4,+H FeO+H,2,O,FeCl,3,+H FeCl,2,+HCl,H,H,2,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,材料性因素,工艺因素,氧化铁皮组成,氧化铁皮厚度,钢铁成份及合金组成,冷却工艺,带钢厚度,酸液种类,紊流因素,机械拉矫,酸液中铁盐含量,酸液浓度,酸液温度,影响酸洗的因素,氧化铁皮组成结构及厚度,酸洗时间（标准单位）,0 10 20 30,20 15 10 5,氧化铁皮厚度，,m,95%Fe,3,O,4,5%Fe,2,O,3,90%FeO,8%Fe,3,O,4,2%Fe,2,O,3,870 890 910 930,酸洗时间,氧化铁皮厚度,15 13 11 9,酸洗时间（标准单位）,13,11,9,7,氧,化,铁,皮,厚,度,m,影响酸洗的因素,钢铁成份及合金组成,使致密,使疏松,Mg,、,Ca,SiO,2,、尖晶石结构,Cr,2,O,3,FeO,（不锈钢）,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,酸液种类,比较项目,盐酸,硫酸,1.,溶解氧化物的能力,快,慢,2.,浓度提高时，去除氧化物机理,主要靠溶解,主要靠机械剥离,3.,提高酸洗效率途径,提高浓度显著,提高温度显著,4.,对带钢基体溶解的能力,小,大,5.,洗完好带钢表面的质量,好,差,结论,总体来说，酸洗效果：盐酸,硫酸,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,9,10,倍。,浓度,温度,酸洗时间,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,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,4,8%,。,FeCl2,含量,酸洗时间,某浓度酸液在一定温度下，酸洗时间随铁盐含量的变化曲线,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