冷轧生产线酸洗工艺(PPT).ppt
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1、首钢1850 冷轧线酸洗工艺(gngy)第一页,共七十九页。目录(ml)1、酸洗理论根底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(mio sh)3 1850mm 酸洗模型第二页,共七十九页。酸洗概述(i sh)酸洗定义酸洗是用化学方法除去金属外表氧化铁皮的过程,通常采用(ciyng)盐酸HCl,因此也叫化学酸洗。第三页,共七十九页。酸洗概述(i sh)酸洗目的目的:去除(q ch)热轧带钢外表的氧化铁皮铁锈 轧制时会将氧化铁皮压入带钢基体
2、,影响冷轧板外表质量及加工性能(xngnng)。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。第四页,共七十九页。酸洗概述(i sh)除磷氧化铁皮方法机械(jxi)除鳞 化学(huxu)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 酸洗第五页,共七十九页。酸洗概述(i sh)酸洗种类盐酸(yn sun)酸洗硫酸(li sun)酸洗氢氟酸酸洗磷酸酸洗混合酸酸洗硝酸酸洗酸洗种类第六页,共七十九页。酸洗概述(i sh)酸洗技术开展深槽酸洗浅槽酸洗浅槽紊流酸洗早期(zoq)。酸液深1000 1200mm。
3、70 年代(nindi)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。第七页,共七十九页。酸洗概述 三种(sn zhn)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/m2带钢300200 150 50第八页,共七十九页。酸洗概述(i sh)酸洗机组
4、按带钢酸洗的过程分类可分为连续(linx)卧式酸洗机组、连续(linx)塔式酸洗机组和半连续(linx)式酸洗机组它也称推拉式或推式。第九页,共七十九页。酸洗概述 酸洗机组(jz)的比较:连续酸洗机组(jz)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(q li)连续地通过酸洗槽。第十页,共七十九页。酸洗概述(i sh)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(di n)经夹送辊依次咬入,不用焊接,推送向前,直至卷取,逐卷带钢(di n)间断地通过酸洗机组。第十一页,共七十九页。酸洗概述(i sh)酸洗机组的优缺点比较比较项目 连续 推拉设备简单 设
5、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 第十二页,共七十九页。酸洗原理(yunl)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(xngchng)的一层附着在金属外表上的金属氧化物。第十三页,共七十九页。酸洗原理(yunl)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,这时在轧件外表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去除掉。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
6、的压下阻碍了带钢外表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,但带钢外表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(zhungzh),而后卷成带钢卷并缓慢冷却,就是在这段时间里,带钢外表被氧化而生成氧化铁皮。第十四页,共七十九页。酸洗原理(yunl)氧化铁皮的形成 结论:带钢外表的氧化铁皮是热轧带钢在终轧后、卷曲时及冷却(lngqu)时产生的。第十五页,共七十九页。酸洗原理(yunl)氧化铁皮的形成 在从精轧末机架出来的带钢外表上,铁原子首先与空气中的氧原子结合形成第一层氧化物,这
7、层氧化物可能是致密(zhm)的Fe3O4,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(zhm)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外表的氧化铁皮。第十六页,共七十九页。酸洗原理(yunl)氧化铁皮的形成FeOFeO Fe3O4 Fe2O3第十七页,共七十九页。酸洗原理(yunl)氧化铁皮的形成Fe+FeO FeOFeO+Fe3O4 Fe3O4+Fe2O3Fe+FeOFe+Fe3O4含氧量 22 24 26 28 30 32温度(wnd)1
8、2001000800600400Fe3O4Fe2O3铁氧状态图第十八页,共七十九页。酸洗原理(yunl)氧化铁皮的形成氧化温度(wnd)对氧化铁皮的影响图温度(wnd)摄氏度700 900 1100FeO Fe3O4 Fe2O3 体积总分子量FeOFe3O4Fe2O3第十九页,共七十九页。酸洗原理 带钢(di n)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(sd)及卷取温度的不同,所以带钢外表上所生成的氧化铁皮的结构、厚度性质亦有所不同。第二十页,共七十九页。酸洗原理 带钢氧化铁皮组织(zzh)结构第二十一页,共七十九页。酸洗原理 带钢氧化铁皮组织(zzh)结构红色氧
9、化皮外表(wibio),生成温度570 1100 带钢(di n)基体富氏体FeO磁性体Fe3O4氧化铁Fe2O3第二十二页,共七十九页。酸洗原理 带钢(di n)氧化铁皮组织结构红色氧化皮外表,生成(shn chn)温度570 1100,但从570 开始缓冷 带钢(di n)基体磁性体Fe3O4氧化铁Fe2O3第二十三页,共七十九页。酸洗原理(yunl)带钢氧化铁皮组织结构蓝灰色氧化铁皮外表,生成(shn chn)温度大于1100 带钢(di n)基体富氏体FeO磁性体Fe3O4第二十四页,共七十九页。酸洗原理 带钢(di n)氧化铁皮组织结构结论:经过一般的热轧和退火后,氧化(ynghu)
10、铁皮由FeO 相组成,Fe3O4 层仅为氧化(ynghu)铁皮层的418%,在许多情况下没有Fe2O3。且氧化(ynghu)铁皮层不分层的,在铁被氧化(ynghu)的同时,体积增大使氧化(ynghu)铁皮层出现裂缝和起皮,从而使生成的氧化(ynghu)铁相互渗透而且是不规那么的。第二十五页,共七十九页。酸洗原理(yunl)有利于酸洗的氧化铁皮影响带钢外表氧化铁皮的因素终轧温度及速度冷却速度卷曲(jun q)温度轧辊粗糙度第二十六页,共七十九页。酸洗原理(yunl)有利于酸洗的氧化铁皮 终轧温度(wnd)和轧制速度温度(wnd)摄氏度400 600 800 1200氧化速度轧制速度 氧化时间氧化
11、铁皮厚度 卷曲温度FeO Fe3O4 准确控制轧制速度第二十七页,共七十九页。酸洗原理(yunl)有利于酸洗的氧化铁皮 冷却(lngqu)速度Fe+Fe3O4Fe+FeOFe3O4+Fe2O3FeO+Fe3O4 FeOFe+FeO含氧量 22 24 26 28 30 32温度12001000800600400Fe3O4Fe2O3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 1100FeO Fe3O4 Fe2O3 体积总分子量FeOFe3O4Fe2O3第二十八页,共七十九页。酸洗原理(yunl)有利于酸洗的氧化铁皮 卷曲(jun q)温度氧化温度(wnd)对氧化铁皮的影响图温
12、度摄氏度700 900 1100FeO Fe3O4 Fe2O3 体积总分子量FeOFe3O4Fe2O3第二十九页,共七十九页。酸洗原理(yunl)有利于酸洗的氧化铁皮 轧辊(zhgn)粗糙度第三十页,共七十九页。酸洗原理(yunl)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(mnz)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 光滑的轧辊第三十一页,共七十九页。酸洗原理(yunl)带钢外表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第三十二页,共七十九页。酸洗原理(yunl)酸洗机理 溶解作用:氧化铁皮与酸发生化学(huxu)反响而被溶解。机械剥离
13、作用:金属铁与酸作用生成氢气,机械地剥离氧化铁皮。复原作用:生成的原子氢使铁的氧化物复原成易于酸作用的亚铁氧化物,然后再与酸作用而被除去。第三十三页,共七十九页。酸洗原理(yunl)酸洗机理Fe2O3+H2SO4Fe2(SO4)3+H2O溶解(rngji)作用FeO+H2SO4FeSO4+H2OFe2O3+HCl FeCl3+H2OFe3O4+HClFeCl3+FeCl2+H2OFe3O4+H2SO4Fe2(SO4)3+FeSO4+H2O反响(fnxing)能力FeO+HClFeCl2+H2OFe+HClFeCl2+H2 反响能力Fe+H2SO4FeSO4+H2 第三十四页,共七十九页。酸洗原
14、理(yunl)酸洗机理机械(jxi)剥离作用Fe2O3Fe3O4FeO基铁Fe+HCl FeCl2+H2(占33%)Fe+H2SO4FeSO4+H2(占78%)第三十五页,共七十九页。酸洗原理(yunl)酸洗机理复原(f yun)作用Fe2O3Fe3O4FeO基铁Fe+HCl FeCl2+H2Fe2O3+H FeO+H2OFe3O4+H FeO+H2O FeCl3+H FeCl2+HClHH2第三十六页,共七十九页。影响(yngxing)酸洗的因素 材料(cilio)物理性因素 工艺因素第三十七页,共七十九页。影响(yngxing)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
15、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第三十八页,共七十九页。影响(yngxing)酸洗的因素氧化铁皮组成结构(jigu)及厚度酸洗时间(标准单位)0 10 20 3020 15 10 5 氧化铁皮厚度,m 95%Fe3O4,5%Fe2O3 90%FeO,8%Fe3O4,2%Fe2O3 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)1311 9 7氧化铁皮厚度m第三十九页,共七十九页。影响(yngxing)酸洗的因素钢铁(gngti)成份及合金组成使致密(zhm)使疏松Mg、CaSiO2、
16、尖晶石结构Cr2O3FeO不锈钢AlC第四十页,共七十九页。影响(yngxing)酸洗的因素带钢(di n)厚度 带钢(di n)冷却工艺氧化铁皮带钢厚度及冷却工艺第四十一页,共七十九页。影响(yngxing)酸洗的因素酸液种类(zhngli)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:盐酸硫酸第四十二页,共七十九页。影响(yngxing)酸洗的因素酸液温度、浓度(nngd)以盐酸为例 提高酸液的
17、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(zn d)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 温度酸洗时间第四十三页,共七十九页。影响(yngxing)酸洗的因素酸液铁盐偏含量(hnling)酸含量增加和温度升高(shn o)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 到达饱和,酸洗时间最长。酸溶液温度越低,酸洗时间的最小值
18、也就越明显。最短的酸洗时间是在FeCl2 最正确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第四十四页,共七十九页。影响(yngxing)酸洗的因素机械(jxi)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外表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(jinsho)10%50%的酸洗时间。第四十五页,共七十九页。影响(yngxing)酸洗的因素紊流影响(yngxing)因素 在连续酸洗机组
19、中,酸槽内的酸溶液不仅受酸槽结构和喷头压力(yl)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,凝聚在带钢外表上的蒸气及附着在外表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外表接触,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,后面有详细讲解第四十六页,共七十九页。影响(yngxing)酸洗的因素其它(qt)最后应当指出的是,一些含碳量较高强度较大的中、高碳钢,为了便于轧制,在酸洗之前(zhqin)都要进行退火处理初退火。这些经过初退火的带钢,长时间大约24小时在高温约780下加热,使得钢板外表的氧化
20、膜加厚,加之钢中的硅、铬等元素的原子在高温下较多地从钢板内部向外扩散并与钢板外表的氧原子结成难溶的氧化物,从而增加了酸洗的困难。为了除去这些初退火后带钢外表生成的氧化铁皮,就必须增加酸的浓度、延长酸洗时间或采用混合酸酸洗如硫酸、酸洗时参加食盐,形成硫酸和盐酸的混合酸。第四十七页,共七十九页。紊流酸洗引言(ynyn)热轧带钢(di n)的外表铁鳞与酸液的化学反响速度受多方面因素的影响,如酸液的浓度和温度、钢板外表温度等,不可能无限制的提高。但另一方面,在实用的范围内,通过提高酸洗速度,到达促进扩散,使钢板外表温度迅速到达酸液的温度,这样就必须加快钢板外表的物质传递,即酸和化学反响物的扩散,改善传
21、导率。其方法就是使酸液在带钢(di n)外表形成高速紊流,促进物质传递,到达使钢板外表急速升温的目的,从而大大缩短酸洗时间。第四十八页,共七十九页。紊流酸洗形成(xngchng)紊流的条件工艺(gngy)结构(jigu)带钢带钢速度V 酸液喷头压力酸液流动酸液喷头压力+第四十九页,共七十九页。紊流酸洗工艺(gngy)影响方面带钢速度喷头压力酸液流动紊流效果第五十页,共七十九页。紊流酸洗酸洗槽结构(jigu)影响方面 紊流酸洗槽由具有特殊几何形状的水平通道组成。为获得紊流,对通道的轮廓是有要求的,一般把酸洗槽制成扁管形,管内充满酸液,“管的高度只有150mm左右,因此内充液量也较少。几个槽子形成
22、一定(ydng)长度的酸洗槽,应用了浸渍式的内盖,以保证带钢上外表的氧化铁皮能较好的溶解,大大节约了能源和减少酸雾量。在循环泵作用下酸液能快速循环,强化酸液的紊流,从而强化了酸液和带钢之间的传热传质。特别是由于强化了传热,缩短了酸洗时间,从而提高了酸洗速度。从图上可以看出,紊流酸洗槽里面形成水平沟道的断面是酸液形成紊流的先决条件。沟道的上顶盖即内盖与外盖通过钩头联接。同外盖一样,内盖沿酸槽的长度方向分段串列布置,它可因酸液的紊流程度上下轻微跳动。内盖的作用一方面是使酸液流动的通道狭窄,另一方面可以保证不会出现(chxin)游离酸的蒸发外表,减少酸雾量。第五十一页,共七十九页。紊流酸洗紊流酸洗的
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