JISCO冷轧工艺设备冷退火酸洗线.doc

JISCO冷轧工艺设备冷退火酸洗线为退火酸洗连续生产线，以20辊轧机轧制后的带卷为原料，主要为消除冷加工硬化并满足产品综合力学性能、表面质量的要求，产品一部分为成品，经后续处理成为2B、2D、No.3、No.4、HL等产品，另一部分作为轧机原料，进行二轮轧制处理。2.1设计参考年生产能力：18万吨年工作时间：7200综合成材率：98.52.2原料、产品品种与规格原料冷轧机轧后钢卷材质：AISI 300、400系列宽度：7501350mm厚度：0.33.0mm产品执行标准：DIN、ASTM、JIS、GB等材质： AISI 300、400系列宽度：7501350mm厚度：0.33.0mm2.3主要工艺流程入口带卷鞍座、小车开卷机纸带收卷机直头机入口切头剪焊机预处理段（热水洗、碱洗）入口活套退火炉冷却段干燥段电解酸洗混酸洗漂洗段干燥段出口活套检查台夹送辊切头剪卷取机垫纸机钢卷小车工艺配置简图见图1 图12.4 处理线主要工序简介 入口段有两个开卷站，每个站包括带卷、带卷装载小车（有带卷直径、宽度测量功能）、开卷机、纸带卷取机、开卷器、直头机和切头剪等设备，用于带卷的装载、喂料和焊接。钢卷存储鞍座功能：存储待处理原料结构特点：V型钢结构表面衬聚亚氨酯钢卷运输上料小车功能：将钢卷从存储鞍座运输至卷取机并装到卷取机芯轴上结构特点：由液压缸驱动抬升平台，抬升平台上安装有2个不驱动的托辊，用来支撑钢卷；行走机构由电机减速箱通过链轮、链条驱动；在不驱动的行走轮上装有脉冲发生器，对小车行程精确定位。l 纸带卷取机功能：开卷机开卷作业中，将钢卷中衬纸进行卷取。结构特点：卷取机芯轴为气动式涨缩芯轴，由变速电机驱动；安装有光电检测元件检测纸带工作情况（断带检测）；芯轴头部装有外支撑轴承。l 开卷机 功能：初始穿带时使钢卷转动，正常工作时为带材提供后张力；具有带材自动对中控制。结构特点：芯轴4段楔块设计，旋转液压缸对芯轴实施涨缩；卷轴安装在主减速箱内，主减速箱安装在机座滑道上，由感应元件检测带材对中情况，CPC液压缸进行对中调整；聚亚氨酯涂层的压辊由液压马达驱动，液压缸调节抬升和压下；芯轴头部装有外支撑轴承。l 穿带台及压辊功能：引导带头从开卷机到矫直机入口夹送辊；压辊帮助喂料，使带头进入夹送辊。结构特点：穿带台为可伸缩形，分别由液压缸实施带台伸缩、升降；聚亚氨酯涂层的压辊，液压缸调节抬升和压下。l 夹送辊及矫直机功能：夹送辊主要是穿带时给矫直机喂料提供动力；矫直机矫直带材头部，便于穿带、切头及焊接。结构特点：夹送辊为聚亚氨酯涂层辊，下辊为惰辊固定安装，上辊为驱动辊可调节，由电机通过减速机及接轴驱动，液压缸调节抬升和压下；5辊矫直机3个下辊安装在下机座内，2个上辊安装在可通过转轴打开的上机座内；上机座在完成穿带及直头后，可由液压缸快速打开，成斜开口型；2个上辊可根据不同带厚，由螺旋千斤顶为执行机构，独立调节压下及抬升量；5辊由电机通过减速机、分配箱及接轴驱动。l 夹送辊及切头剪功能：夹送辊主要是穿带时给切头剪喂料提供动力，剪切时定位带头；切头剪用于切除带卷头、尾部分，便于焊接时焊接缝隙的对中。结构特点：夹送辊为聚亚氨酯涂层辊，下辊为驱动辊，固定安装，由电机通过减速机及接轴驱动，上辊为惰辊可调节，液压缸调节抬升和压下；切头剪由固定的上刀架、剪切运动的下刀架及下刀架滑道组成；下刀架由液压缸通过肘节连杆（曲杆）机构，使下刀架沿滑道实施向上剪切运动；剪刃间隙的调整是通过手轮带动螺旋千斤顶，经过调整斜楔使上剪刃横向移动来实现；剪切废料由汽缸驱动的旋转导板导入料斗。l 边导对中辊功能：穿带操作时使带材同机组中心线保持一致（对中）。结构特点：两个可沿导杆移动的双立辊机架结构布置于带材两侧，立辊为硬质钢辊；双立辊机架结构由电机带动丝杆、螺母，根据带宽不同进行预设定位移，液压缸可使双立辊机架快速打开，弥补预设定位移偏差。l 焊机功能：其作用为焊接前后两卷带钢的头尾，以保证连续生产。形式：搭接滚压焊（电阻焊）结构：入口带钢活套、一个板式对中装置、一个夹紧式对中装置、入口和出口侧的支撑辊、电机驱动的C形框架、带入口和出口夹紧装置的搭接和倾动台、入口夹紧装置的横向运动、带废钢输出装置的双平行剪、冲孔机、焊头导向装置、带导向装置的平整头、DC单相焊接整流变压器、焊接轮重新修磨装置、一个夹紧式对中装置、一个板式对中装置、带钢出口活套、月牙剪、定位夹送辊、闭路冷却水再冷却装置。目前参加交流的焊机商有德国MIEBACH公司和美国GUILD公司，其产品均为搭接滚压焊机（电阻焊），采用前焊轮后滚压的方式完成焊接及焊缝的平整。其中，MIEBACH公司阻抗焊机，焊速115m/min可调，焊接板厚差最大0.6mm，相对差不得超过50%。焊缝焊接强度奥氏体为退火状态下母材的80%，铁素体409为退火状态下母材的60%，铁素体430为退火状态下母材的50%。焊缝厚度超母材厚度10%左右。GUILD公司阻抗焊机，焊速217m/min可调，焊接板厚差不得超过50%。焊缝焊接强度奥氏体为退火状态下母材的85%，铁素体为退火状态下母材的80%，焊缝厚度超母材厚度15%左右。l 入口活套水平活套，位于退火炉之前，在入口段并卷焊接时，将其存储的带材释放以保证生产的连续 连续工艺段连续工艺段主要包括预处理段、退火段及酸洗段，主要完成带卷的退火、除鳞，使产品满足综合力学性能和表面质量等级的要求。l 预处理段功能：去除带材表面的轧制油，并使残留轧制油均匀分布于带材表面，在退火炉中能够均匀燃烧，不会在带材表面因残留轧制油分布不均匀而产生燃烧不均、带材表面出现斑点，影响产品表面质量。结构特点：由预清洗段（喷水）、刷洗段（刷辊）、最后清洗段、干燥段、碱液循环系统及排气系统组成。预清洗段由出入口挤干辊，清洗机箱体、喷管、喷嘴套件组成。刷洗段由出口挤干辊，刷洗机箱体、刷辊、支撑辊组成，刷辊和支撑辊为对辊。最后清洗段为3段式，由出入口及中间段挤干辊，清洗机箱体、喷管、喷嘴套件组成。干燥段由风机、蒸气热交换气及热风喷管组成。热风温度由蒸汽控制阀经蒸气热交换气控制。其中，挤干辊为橡胶涂层辊，下辊固定安装，上辊汽缸调节升降，上下辊独立由变速电机通过减速机及接轴驱动。刷辊表面为聚丙烯，可由液压缸快速打开和压下，通过电机、减速机及接轴驱动。支撑辊为橡胶涂层辊，可通过机械千斤顶调节工作位置，通过电机、减速机及接轴驱动。ANDRITZ、VAI集团设有脱脂或预处理段，而POSCO集团根据其实际生产经验未设此段。脱脂或预处理段的设置，是为了确保产品表面质量，根据大多数不锈钢生产厂家的做法，冷线应设预处理段，该段要设计成具备热水冲洗功能，必要时也可使用碱脱脂。l 退火炉区主要包括预热段、加热段、初冷段、终冷段、干燥段及相应的排烟、抽风、冷却系统。对不进行光亮退火的冷轧成品或半成品钢卷进行退火，钢带在退火炉内按工艺要求加热后进行气（气雾）冷后干燥，以消除上道工序产生的加工硬化、组织缺陷、通板性能差值较大、板形不良等缺陷，从而得到要求的显微组织、力学性能、工艺性能和板形。同时，通过炉膛气氛的最优化控制，不但提高燃烧效率，而且在钢带表面生成最适宜的氧化层，为后续的酸洗创造有利条件。(详细介绍见6退火炉段介绍)l 酸洗段去除钢带表面氧化层，并使钢带表面钝化，增加耐蚀性。酸洗段包括硫酸酸洗段、硝酸/氢氟酸混合酸洗段、清洗干燥段。（详细介绍见7酸洗段） 出口段出口段包括为卷取机提供反拉张力的张紧辊、检查站、剪子、导向辊、卷取机、纸带开卷设备、卸卷小车及相关的存储和称重设备。l 卷取机功能：提供和控制工作时带材的卷取张力；具有带材自动对中控制，保证卷取的对中精度。结构特点：芯轴3段或4段楔块设计，旋转液压缸对芯轴实施涨缩；卷轴安装在主减速箱内，主减速箱安装在机座滑道上，由感应元件检测带材对中情况，CPC液压缸进行对中调整；聚亚氨酯涂层的压辊为惰辊，液压缸调节抬升和压下；装有卸卷推板，由液压缸提供动力；芯轴头部装有外支撑轴承。l 皮带助卷器功能：薄规格带材（1mm或0.8mm以下）初始卷取时，必须借助于皮带助卷器，进行建立张力前的卷取，此时卷取机芯轴钳口不使用或芯轴加装套筒。结构特点：框架式C型结构，在C型结构内由若干导向辊支撑环形皮带组成，C型框架由液压缸驱动运行； C型结构上有液压缸驱动的卷取机芯轴包裹臂，在卷取作业时包裹臂压下，使皮带紧紧包住芯轴或套筒；皮带张紧辊在助卷器工作时由液压缸推动压紧皮带，由液压马达提供辅助动力。l 出口储料活套在出口段设备停机实施分切、取样等操作时，用来存储在线生产的带材，保证生产的连续性。 退火炉段l 退火段退火炉由一个预热段和三个加热段组成：预热段利用燃烧废气预热带钢，燃烧后的废气从预热段经过换热器热交换后进入排气系统。加热段有交错安装的烧嘴，该烧嘴利用预热到450的空气和燃气充分混合燃烧，将钢带加热到退火温度。退火温度、时间、冷速、线速是退火最重要的控制参数，不锈钢退火温度一般在7801200。在每个加热段之间均设有轮盘辊系统，起支撑带钢作用，可保证在任何必要的情况下不停产快速安全更换支撑辊。通过炉膛内气氛的最优化控制，既提高燃烧效率又在钢带表面生成适宜的氧化层，为后续的酸洗工序创造有利条件。空燃比是燃烧管理的重要指标，既要保证燃气充分燃烧，又要使空气量尽可能接近理论空气量，以减少热损失。l 冷却段冷却段分初冷段和终冷段，可以采用气冷或气气雾冷，按工艺要求的冷却速率将带钢冷却至80以下，既须保证板形又须满足力学性能的要求。退火过程的冷却对材料的性能和板形有很大的影响，而且不同的钢种和板厚冷却条件不同，因此在设定冷却条件时必须慎重，尤其薄带钢极易变形，更要控制冷却速度和冷却均匀性，有更严格的冷却制度。l 干燥段干燥段功能是吹干冷却段遗留在带钢上的水分，该功能通过风机向带钢喷吹热风来实现，热风由蒸汽/空气热交换器预热空气获得。加热/冷却通常由数学模型根据原料情况自动控制，也可进行手动设置。在操作站内可以根据相关处理数据监视钢带在退火炉加热和随后的冷却情况。钢带的处理工艺可以在数模中预设定，处理工艺同时作为识别码的一部分。在退火炉入口处预留有事故水箱，用于意外断带时退火炉入口段带钢的冷却。l 退火炉保温材料耐火和保温材料选择适当、炉衬结构合理，是改善炉子热工性能和提高炉衬使用寿命的重要因素。l 热交换器换热器为气-气热交换装置，位于辐射预热段和排风机之间的废气管道内，入口最大气体温度850，出口最大气体温度500。主要作用：u 提高燃料的理论燃烧温度u 加快升温速度u 显著节约燃料，提高燃烧效率u 减少烟气排放量有利保护环境废气排放见图2l 轮盘辊轮盘辊为加热段之间带钢支撑辊，其主要作用、特点：支撑带钢，避免过大悬垂度密封性好，有效控制炉内气氛快速安全不停产更换支撑辊轮盘辊示意图见图3l 烧嘴烧嘴为超低NOX排放烧嘴，预热后的助燃空气和燃气充分混合后燃烧，可获得最佳的燃烧和最快的加热速度。烧嘴示意图见图4 酸洗段l 酸洗段工艺酸洗成份ANDRITZPOSCO硫酸洗Na2SO4 （g/l）150220220（max）金属（g/l）/15（max）工艺温度（）658590（max）混酸洗HNO3（g/l）100220130150HF（g/l）0602040（304）510（409）金属含量（g/l）/35工艺温度40655060（304）3540（409、430）级联清洗分段刷洗五段1、2、3和4、5段四段漂洗：喷淋、双刷洗、喷淋、热漂洗最后一段酸度20mg/l5%HNO3、1.5%HF最后一段温度8585（max）漂洗水脱盐水或冷凝水/带钢干燥干燥介质热空气120/加热介质蒸汽间接加热蒸汽间接加热l 酸洗段配置序号设备名称数量规格、型号备注1电解酸洗电解槽1L*W*H=32500*2000*600/循环罐260m3 D=3500 L=6000/热交换器2750/400kW板式循环泵4+2Q=300m3 H=30mPP废酸洗液输送泵1+1Q=10m3/h H=15mSS/PP2Na2SO4准备站准备罐120m3 D*H=2500*4000/循环泵1+1Q=10m3/h H=15mPP3刷洗装置循环罐110 m3SS循环泵1+1Q=30m3/h H=30mPP4混酸酸洗01酸洗槽1L*W*H=20000*2000*600/循环罐235m3 D*H=3000*5000PVDF/FRP热交换器2300kW石墨循环泵2+1Q=150m3/h H=25mPE/PVDF废酸输送泵1+1Q=10m3/h H=15mPP/PVDF5混酸酸洗02酸洗槽1L*W*H=20000*2000*600/循环罐235m3 D*H=3000*5000PVDF/FRP热交换器2300kW石墨循环泵2+1Q=150m3/h H=25mPE/PVDF废酸输送泵1+1Q=10m3/h H=15mPP/PVDF6混酸酸洗03酸洗槽1L*W*H=20000*2000*600/循环罐235 m3 D*H=3000*5000PVDF/FRP热交换器2300 kW石墨循环泵2+1Q=150m3/h H=25mPE/PVDF废酸输送泵1+1Q=10m3/h H=15mPP/PVDF7最终漂洗段中间循环罐14m3SS循环泵2Q=60m3/h H=30mPP最终漂洗罐3L*W*H=14500*2000*2000Steel循环泵3+2Q=30m3/h H=25mPP热交换器1240kWSS8板带干燥器1L*W*H=4500*2060*2010焊接钢9冷凝系统冷凝罐110m3SS10排气系统011/排气扇1+114000m3/h 3000Pa/中间罐13m3PP循环泵1+1Q=30m3/h H=25mPP11NOX-/烟气净化系统/12Na2SO4 收集池110m3混凝土潜水泵2Q=15m3/h H=40m13混酸收集池110m3/h混凝土潜水泵2Q=15m3/h H=40m/14酸洗液处理/15Na2SO4净化系统/NaHSO4准备站1/准备罐110m3/泵2Q=3m3/h H=15m/PH控制罐/泵接受罐/加料站3/渣处理1/沉淀罐/20 m3/压滤机/1000I/泵1+1Q=3m3/h H=30m/16原料酸存储/65%HNO3存储罐230m3SS55%HF存储罐130m3PVDF/FRP98%H2SO4存储罐120m3CS/FRP/PVDF45%NaOH存储罐120m3CS/FRP/PVDFHNO3泵2Q=5m3/h p=2bar耐酸泵HF泵2Q=5m3/h p=2bar耐酸泵H2SO4泵1+1Q=5m3/h p=2bar耐酸泵NaOH泵1+1Q=5m3/h p=2bar耐碱泵酸传输泵1+1Q=30m3/h p=2bar耐酸泵潜水泵1+1Q=5m3/h H=40m/收集池11 m3混凝土安全淋浴11/17废酸存储/废HNO3/HF存储罐250 m3PVDF/FRP酸传输泵1+1Q=3m3/h p=2bar耐酸泵潜水泵1+1Q=5m3/h H=40m/收集池11 m3混凝土拆卸装置2/钢结构和操作台/流体管道/18流体管道/蒸汽/带保温碳钢生活水/镀锌钢除盐水/SSNa2SO4/PVDF/FRPHNO3/HF Acid/PP酸回收系统AUP2/填充树脂床l 酸雾、酸液处理7.8.1 酸雾处理酸洗中，酸洗槽上部将产生酸雾，这部分酸雾需处理后排入大气。7.8.1.1 硫酸钠气雾处理电解酸洗产生的废气通过风机抽到一个强烈清洗区，清洗区使用工业水来清洗，在强烈清洗区，废气与循环清洗水接触，酸雾中的液滴在接下来的液滴分离器中分离和除湿，新鲜水加入到循环槽中，通过导电率控制装置来实现。7.8.1.2 混酸酸雾处理对于CAPL产生的酸雾在混酸处理中只有POSCO与其它三家不同，其它三家采用的方式为混酸酸雾净化系统SCR，由以下两部分组成：HF酸雾净化系统，NOX净化系统。混酸酸雾中HF的含量很高，在减少NOX气体之前，必须除去HF。HF的除去在气体洗涤塔中进行，HF除去过程与上述H2SO4酸雾的去除过程基本一样，这样，混酸酸雾通过风机，抽到洗涤塔中，酸雾首先与塔中工业水接触，含有HF的液滴在这里被清洗出来，接下来剩余酸雾在前进中被喷射水喷洒，进一步吸取含酸液滴，并在随后的液滴分离器中分离除去液滴，混酸酸雾中的HF基本除去。HF含量首先达到规定的限制值，在后续的混酸酸雾净化系统中，减少NOX.去除HF后的混酸酸雾，这时，主要含NOX，它首先进入热交换器，使其温度达到300，预热后的酸雾向前通过烧嘴进一步被加热，并和氨气混合，混合后的气体进入充满蜂窝状催化剂的反应室，在这里进行反应，把NOX转化为N2和H2O,反应方程式为：2NO2(g)4NH3（g）=3N2(g)+6H2O(g)4NO(g)4NH3（g）=4N2(g)+6H2O(g)这样，混酸酸雾得到净化。如果HAPL和CAPL相距不远的话，应共用一套装置。POSCO介绍的混酸酸雾净化系统与其它三家不同，不采用催化除NOX装置，而是自己开发的H2O2除NOX装置，直接喷H2O2，来减少NOX，这样可以减少设备投资，但H2O2价格贵。7.8.2 酸洗液的处理酸洗过程中，钢带不断与酸洗液发生反应，酸洗液中的有效成份不断下降，金属盐在酸洗液中不断积累，当达到一定浓度时，酸洗液就成为废物，需要排掉。排放前还必须对废液加以处理，使之达到国家标准，但现在人们也开发了重新利用的途径，有的不只有一种方法，经过交流，ANDRITZ和UVK向我们介绍了他们的工艺。7.8.2.1 硫酸钠电解液的处理硫酸钠生产中消耗如下：Na2SO4(100%) 290kg/（没再生装置） 40kg/（有再生装置）硫酸钠再生过程：废液首先加入硫酸，使废液的PH值调到22.5，尔后向废液中加入亚硫酸氢钠，使Cr6变为Cr3，再向废液中加入氢氧化钠，使废液中金属离子生成氢氧化钠固体，和硫酸钠，金属沉淀物过滤出来，硫酸钠溶液泵入电解槽循环使用。7.8.2.2 混酸酸洗液的处理废混酸酸洗液的再生，现在有两种方式：u UVK的酸净化系统APUu ANDRITZ的酸再生系统ARPAPU对混酸的再生如上面硫酸再生原理一样，使用的装置也是MODUFLEX。ARP系统把废混酸液加热变成气雾，从而把酸和金属氧化物分开，金属氧化物收集起来成为炼钢的原料。酸雾用洗涤塔冲洗，重新成为新酸，泵入酸洗槽循环使用。ARP对硝酸回收率可达70，HF达97。