带钢酸洗工艺段参数的设计与分析
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钢板酸洗工艺技术钢板酸洗工艺技术是一种常见的钢板表面处理技术,通过酸洗可以降低钢板表面的氧化皮和锈蚀,提高钢板的质量和性能。
下面将介绍一下钢板酸洗工艺技术的步骤和注意事项。
钢板酸洗工艺技术的步骤主要包括:酸洗前准备、酸洗过程和酸洗后处理。
在酸洗前准备阶段,首先需要选择合适的酸洗液。
常用的酸洗液有硫酸、硫酸和盐酸的混合液等。
在选择酸洗液时需要考虑钢板的材质、厚度和表面质量要求等因素。
同时,还需要准备好酸洗槽和相关的设备,确保酸洗过程安全可靠。
在酸洗过程中,首先需要将钢板浸入酸洗槽中,浸泡的时间一般在5-15分钟之间,具体时间根据钢板的材质和厚度确定。
在酸洗过程中,槽液的温度和酸浓度也是需要控制的关键因素。
通常情况下,酸洗槽内的温度控制在70-80摄氏度之间,酸浓度控制在3-5%之间。
在酸洗后处理阶段,首先需要将酸洗槽中的酸洗液进行中和和净化处理,确保酸洗液的再利用。
同时,还需要对钢板进行清洗和防锈处理。
清洗可以采用水冲洗或喷淋清洗的方式,去除表面的残留酸洗液和污物。
防锈处理可以采用涂覆防锈剂或进行杀菌处理,以保证钢板的表面质量。
钢板酸洗工艺技术需要注意以下几个事项:1.确保酸洗槽的清洁。
酸洗槽应定期清理和维护,避免槽壁上的杂质影响酸洗效果。
同时,要注意酸洗槽的密封性,防止酸洗液泄漏。
2.严控酸洗液的浓度和温度。
酸洗液的浓度和温度是影响酸洗效果的重要参数,需要进行严格的监控和控制。
3.注意酸洗过程中的安全问题。
酸洗液具有腐蚀性,操作人员需要佩戴防护设备,确保操作安全。
4.对酸洗液进行处理和再利用。
酸洗液中含有大量的金属离子和有机物,需要经过中和和净化处理,确保酸洗液的再利用,减少对环境的污染。
总之,钢板酸洗工艺技术是一种重要的表面处理技术,能够有效提高钢板的表面质量和性能。
在使用该技术时,需要注意相关的操作要点和安全事项,确保工艺的顺利进行。
同时,还需要对酸洗液进行处理和再利用,做到资源的合理利用。
推拉式酸洗机组设备的工艺分析本文主要就是針对推拉式酸洗机组的工艺流程和其中设备配置进行了详细的分析。
在本文中主要就是针对一些相关的结构特点和参数的特点来进行了分析,并且根据实际操作的经验来解决存在其中的问题。
标签:推拉式酸洗机组设备工艺关键问题0 引言在日常的生产中酸洗的冷轧带钢生产的工艺,是一项比较重要的工艺之一。
在施工中能够看出酸洗的主要目的就是要能够清除钢材表面的氧化铁,使其操作更加顺畅。
在操作的过程中需要不断的进行调节卷重,主要就是为了能够很好的保证冷轧机顺利的进行生产出合格的产品。
酸洗机组主要就是分为两种,意识推拉式机组,还有一种是连续式酸洗机组。
推拉式酸洗机组主要就是采用目前较为先进的浅槽紊流酸洗的技术。
主要就是需要对热轧卷板进行酸洗、冲洗、烘干、切边等操作,然后能够生产出合符规格的钢板。
这条生产线所用的原料厚度大约是1.5-3.5毫米左右,原料的宽度大约是960-1200毫米。
要求其中年生产的能力大约是30万左右。
1 推拉式酸洗机组的优点推拉式的酸洗主要就是一种小型或是中型的连续酸洗的作用线,并且是可以用经济所取代的,这种技术在国外已经很早就被使用,只是在我国应用的比较晚,我国是在1989年从奥地利引进的此项技术。
并且逐步的引进了中国的生产市场。
在我国目前的条件之下,这也是一种比较有发展前景的机型,不仅仅可以酸洗冷轧带钢,还能够酸洗热轧的带钢。
在我国目前比较先进的推拉式酸洗机组最大的处理范围是10—200米每分钟。
根据不同的型号,根据不同的产量要求来选择不同的速度,应用此项技术,机型最高的年产量大约是100万—120万吨左右,推拉式的酸洗机主要的特点就是不需要进行焊接和活套。
这能够使其该机组能够在最大的工艺速度处理小卷,而不影响其生产能力,也不对其进行限制。
采用酸洗的方式,材料就能够使其直线的通过,所以该机组就能够处理比较硬或是比较弱质的材料,所以钢材并不需要进行焊接后才能够使用,所以推拉式的酸洗线就是能够应用于酸洗,然而那些不能够进行焊接或是不宜进行焊接的材料就能够进行小批量的处理。
探析冷轧厂酸洗工艺阶段的常见故障及优化目前,为了提高国内钢材生产企业的生产能力,国内生产基地都采用酸洗-冷轧联合机组的设计,联合机组的采用能使工厂年产量达到百万吨以上。
其中酸洗阶段的主要任务是洗掉带钢表面的氧化铁,为冷轧工艺阶段提供合适的加工材料。
所以,维护好酸洗工艺段的设备对于整个加工过程都有重要意义。
本文以德国公司SMS DEMAGG 公司设计的机组为例,通过对酸洗工艺段常见故障进行分析,优化酸洗工艺流程。
1 酸洗工艺阶段的具体生产流程经过酸洗技术的不断改进,目前酸洗阶段采用的工艺都是浅槽紊流酸洗技术。
与传统的深槽酸洗和浅槽酸洗相比,紊流酸洗具有许多优势。
例如带钢以高张力通过酸洗工艺段,省去了张力单元和张力控制系统,设备得到精简;整个机组张力均匀,带钢在机组的运行状况较之前更加流畅;酸洗通道内使用较少的酸液,有利于酸液的工作循环;酸洗时间大大缩短。
整个酸洗工艺段一般分为浅槽紊流式酸洗,带钢平直通过。
酸洗段由3个酸洗槽构成。
酸洗槽的入口和出口上都安装有喷杆,侧喷嘴安装在酸洗槽的侧面,喷嘴的安装调整了酸液的紊流速度,也确定了酸槽中的工艺速度是满负荷的。
每个酸洗槽之间都有安装有一堆挤干辊,并且都连接着拍酸槽。
每个酸洗槽都配套安装有一个循环罐。
循环管路上安装着卧式离心泵,离心泵将酸液通过热交换器和管道运送到酸洗槽。
酸洗槽内的钢都具有特殊涂层并且附加耐酸砖衬保护。
酸洗槽盖放置在水封槽上。
外槽盖主要是由玻璃钢做成,内槽盖是采用浸入式设计,材料是PP材料。
内槽盖在外槽盖的卡槽内安装。
内槽盖在耐酸砖上形成紊流酸洗腔,槽盖由液压缸通过铰链驱动实现开启和关闭功能。
2 酸洗工艺段常见故障2.1 耐酸泵故障耐酸泵是在酸洗阶段为工艺进行提供酸液的主要设备,耐酸泵的正常运转才能为酸液紊流提供足够的动力。
经过在循环罐内的加压,酸液通过热交换器进入到酸洗槽的喷杆和侧面喷嘴处。
该联合机组采用的耐酸泵是来自于MUNSCH公司的单机械密封耐酸泵。
冷轧不锈钢的退火及酸洗工艺冷轧不锈钢的退火及酸洗工艺不锈钢热轧带钢经热带退火酸洗后,为了到达一定的性能及厚度要求,需进行常温轧制处理,即冷轧。
不锈钢冷轧时发生加工硬化,冷轧量越大,加工硬化的程度也越大,假设将加工硬化的材料加热到200—400℃就可以消除变形应力,进一步提高温度那么发生再结晶,使材料软化。
冷轧后的退火按退火方式分为连续卧式退火和立式光亮退火;按退火工序分为中间退火和最终退火。
顾名思义,中间退火是指中间轧制后的退火,而最终退火是指最终轧制后的退火,两者在工艺控制和退火目的上无根本区别,因此下文统称为冷轧退火或者退火。
一、连续卧式退火〔连退炉〕连退炉是目前广为使用的退火设备,广泛用于带钢的热处理,其特点是带钢在炉内呈水平状态,边加热边前进。
炉子的结构一般主要由预热段、加热段和冷却段组成。
卧式退火炉通常与开卷机、焊机、酸洗线等组成一条连续退火酸洗机组。
冷轧退火对不锈钢成品材料的机械性能有很大影响,如晶粒度、抗拉强度、硬度、延伸率和粗糙度等。
其中退火温度和退火时间对冷轧材料再结晶后的晶粒度具有最直接的影响。
10 晶粒度〔ASTM〕5 0 2 4 6 8 退火时间〔分〕图1.SUS304带钢1100℃时退火时间与晶粒度关系示意图如前所述,连退炉一般由预热、加热、冷却三大局部组成。
预热段没有烧嘴燃烧,而是利用后面加热段的辐射热来加热带钢,这样可以有效的利用热能,节约能源本钱。
加热段利用燃料燃烧直接对带钢进行加热,该段一般分为假设干各区,每个区都有高温计来控制和显示温度。
燃烧后高达700多度的废气被废气风机抽出加热室后进入换热器,在换热器内将冷的燃烧空气进行加热〔可加热到400多度〕,加热后的燃烧空气直接被送到各个烧嘴。
换热器的目的在于有效回收废气热量。
l 炉内燃烧条件的管理。
燃料〔液化石油气或天然气〕在炉内的燃烧状况对质量、本钱、热效率等都有很大影响。
空燃比是燃烧管理的一个重要指标。
空燃比越高,燃烧越充分,但是排废量也相应增加,炉内氧含量提高,增加了带钢的氧化程度。
酸洗工艺参数不合理产生后果及解决办法后果:
在实践生产过程中,出现的各种酸洗工艺参数不合理现象,严重影响产品质量,从而不得不降级处理或二次酸洗,给公司造成巨大经济损失。
常见的酸洗不合理造成后果有以下两种:
1.过酸洗
带钢经过酸洗后,其表面比较粗糙,合格的带钢表面为银白色,而过酸洗后呈现棕黑色或暗黑色,在带钢表面纵向分布,或覆盖整个带钢表面。
2.欠酸洗
带钢表面可见残留铁氧化物,表面有黑色纹理,多为横向分布,呈现片状或带状。
手摸上去可粘附黑色污物。
带钢表面随机出现未酸洗彻底的氧化铁皮,分布无规则。
解决措施:
1.改善热轧卷冷却工艺,减小带钢横向氧化铁皮厚度偏差;及时更换工艺段酸液,严格控制酸洗工艺操作规程。
2.尽量减少因设备故障引起的酸洗工艺段停机。
3.根据生产工艺规程严格控制酸液浓度,及时补充新酸,提高酸液温度检测精度,并对酸液温度进行严格控制,匹配带钢运行速度;加强拉矫机、破鳞机的设备管理,出现问题后及时维护,根据标准制
定辊子的更换周期,到期后及时更换,以确保其良好的运行状态;定期维护酸槽喷嘴,确保其喷射流量正常。
4.提高酸洗段生产工艺的可控性,包括盐酸浓度和温度的检测及控制、带钢运行速度的检测及控制;合理控制带钢速度,使其与工艺要求相匹配;加强设备管理,尽量避免因设备故障造成的降速或停车,发生设备故障后,要及时处理;发生较大设备事故时需停车抢修时,应及时排放酸液至酸罐中。
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15万吨酸洗商品卷30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: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。
1 酸洗机组1.1 机组简介海南公司酸洗机组主要設备由美国ADS公司提供,机组全称推拉式盐酸浅槽酸洗机组,具有1个预洗槽、3个酸洗槽及1个对流4级清洗段;产品规格厚度 1.6~4.5mm,宽度600~1300mm,年设计生产能力为17万吨,其控制系统以S5-135UOLC为核心,可完成机组的自动齐边以及介质的温度、浓度的在线控制。
具有在线带钢表面光整功能。
1.2 设备系统1.2.1自动配酸系统由德国Berthold公司生产的密度仪(带386控制计算机)、Buchler公司生产的Cs-137工业r射线、液位计、电磁阀等设备组成,通过测量酸液密度计算出酸液中的铁离子含量,从而按酸液中铁离子的含量进行自动配酸。
系统测量铁离子的含量的精度为±2g/cm3。
1.2.2传动控制系统有4套英国欧陆公司的590C型直流调速装置、4套美国GE公司直流电机、11对挤干辊及其调速系统、活套控制系等设备组成,为推拉式酸洗的动力部分,可实现1.5mm原料的穿带、活套自动控制、卷径计算等功能。
其活套精度为±2cm,调速精度为±1%。
1.2.3 EPC带钢齐边控制系统由美国北美公司生产的GPU控制器、中心控制器、接收器、发射器、位置传感器、位置变送器、美国摩根公司生产的伺服阀等设备组成;通过测量带钢的位置,调节重卷机机座位置来实现带钢重卷时边部整齐。
其控制精度为±2mm。
1.2.4工艺控制系统由德国公司生产的电导率测量系统、电磁阀等设备组成冲洗水、酸雾吸收塔自动控制系统,通过测量冲洗水中离子的含量,自动调节补充的新水流量,实现冲洗水满足工艺要求;温控系统主要由上海公司生产温度数字显示器型号、电动调节阀型号、热电阻等设备实现酸液温度自动控制。
冲洗水自动控制系统的精度为±2g/cm3,温度控制精度为±1℃。
1.3 工艺流程1.3.1工艺流程图1.3.2工艺流程简介需要酸洗处理的钢卷由原料跨吊车吊放在机组入口的钢卷存放回转架上,该回转架由液压马达转动,具有三个承载臂,每个臂可以承载一个最大24吨重的钢卷。
冷轧带钢酸洗工艺缺陷及应对措施分析发表时间:2020-04-08T09:01:13.237Z 来源:《基层建设》2019年第31期作者:吴新奇[导读] 摘要:在当下的机械供应生产中将冷轧钢板进行酸洗的主要目的是为了去除冷轧有害原料在钢板表面所存留的氧化铁皮,从而避免由于氧化皮造成生产中轧辊受到一定的影响,来保护冷轧钢板的质量。
日照钢铁有限公司 276800摘要:在当下的机械供应生产中将冷轧钢板进行酸洗的主要目的是为了去除冷轧有害原料在钢板表面所存留的氧化铁皮,从而避免由于氧化皮造成生产中轧辊受到一定的影响,来保护冷轧钢板的质量。
在实际的冷轧带钢生产过程中进行酸洗是非常重要的工序之一,普通的碳钢在通过酸洗、水洗和干燥过后,碳钢表面变会生成银白色或者是灰白色的附着物,这样就会致使在酸洗过程中会由于操作人员的疏忽或者是设备的不良造成冷轧带钢在酸洗过程中出现缺陷。
本文中首先分析了冷轧钢带三洗工艺中存在的缺陷和应对措施,然后对完善冷轧带钢表面酸洗工艺缺陷的新技术进行阐述,来为冷轧带钢酸洗工艺提供一些参考意见。
关键词:冷轧带钢;酸洗工艺;工艺缺陷;应对措施引言:在工业生产中带钢是指对宽度和厚度具有严格限制的钢制品,带钢在常温条件下经过冷轧压制后便会产生塑性变形的效果,同时这种效果在带钢结晶温度下也会出现,通常我们称这种效果为冷轧带钢。
在工业生产中冷轧带钢的生产过程具有简便灵活、少投资、高回报、低风险等特点。
因此在我国目前的经济环境背景下,提高冷轧带钢的生产技术水平可以进一步的促进当前我国工业领域的发展。
但冷轧带钢在酸洗工艺中,可能会由于酸洗工艺制度不完善、设备操作不当等原因造成冷轧带钢出现不同类型的缺陷,通常这些缺陷主要包括酸洗气泡、过酸洗现象、欠酸洗现象、冷轧带钢表面出现锈蚀、冷轧带钢表面出现夹杂等一系列问题。
一、冷轧钢带酸洗工艺中存在的缺陷及对策(1)酸洗工艺中易出现酸洗气泡冷轧带钢在酸洗工艺中最容易出现酸洗气泡,出现这一现象的主要原因是由于在酸洗过程中带钢表面的金属裸露在酸性液体中,这时金属便会与酸性液体发生化学反应从而生成氢气。
酸洗工艺段漏酸处理装备的优化设计酸洗是钢材表面处理过程中不可或缺的步骤之一,其目的是除去钢材表面的氧化层、锈蚀层和毛刺等缺陷,提高钢材表面质量,为后续生产加工和防腐涂层的施工提供良好的基础。
酸洗过程中最重要的环节就是酸洗工艺段漏酸处理,因为漏酸会对钢铁表面产生蚀刻,降低表面质量。
因此,对酸洗工艺段漏酸处理装备进行优化设计,是提高酸洗效率和质量、降低生产成本的重要措施。
目前,国内钢铁企业酸洗中普遍采用的漏酸处理装备为滴漏注酸和喷雾注酸两种方式。
滴漏注酸方式是将盐酸等大量酸液通过漏斗滴到酸洗槽表面,让酸液自然渗透到酸洗槽中,进行漏酸处理。
这种方式的优点是简单易行,但缺点也十分明显,即漏酸不均匀、难以控制。
滴入酸液的速度如果太快,酸液可能直接落到钢材表面,导致钢材表面蚀刻;如果滴入酸液的速度太慢,会造成漏酸时间过长,消耗大量的酸液资源,同时也会降低酸洗效率。
喷雾注酸方式是将酸液通过喷头喷雾到酸洗槽中,使酸液能够均匀地覆盖到钢材表面,达到漏酸的效果。
这种方式具有漏酸均匀、被控制的优点,但其缺点也十分明显,即喷雾方式使用的酸液少,漏酸效果不如滴漏注酸方式好,而且喷雾方式对喷雾设备的要求也相对比较高。
以上两种方式都有自身的缺点和优点,但正如前文所提到的,漏酸处理的效果是直接关系到酸洗质量的,因此需要进行优化设计,提高酸洗效率和质量。
为了提高酸洗工艺段漏酸处理装备的性能,实现高效、均匀和经济的酸洗,我们可以采取以下方案进行优化设计。
1、加装漏斗分布式控制器为了实现漏酸的自动控制,可以采用漏斗分布式控制器进行加装。
漏斗分布式控制器可以通过智能化控制将多个漏斗的滴漏速度进行自动化的调整,完善滴漏注酸的过程,确保漏斗中的注酸速度稳定,并将酸液均匀地覆盖到钢材表面。
2、采用超声波液位检测传感器利用超声波液位检测传感器能够实时检测到酸槽中液位的高低,从而调整注酸的速度和数量。
这样可以避免滴漏速度过快或过慢,使酸液能够均匀地覆盖到钢材表面,避免钢材表面出现蚀刻等缺陷。
冷轧带钢酸洗工艺缺陷及对策分析发表时间:2019-02-27T10:41:16.610Z 来源:《防护工程》2018年第33期作者:文赫荔[导读] 冷轧钢板酸洗的目的是去除对冷轧有害的原料钢卷表面上的氧化铁皮,防止氧化皮损坏轧辊。
安阳钢铁集团冷轧责任有限公司河南省安阳市 455004摘要:目前为了提高国内钢材生产企业的生产能力,国内生产基地都采用酸洗-冷轧联合机组的设计,联合机组的采用能使工厂年产量达到百万吨以上。
其中酸洗阶段的主要任务是洗掉带钢表面的氧化铁,为冷轧工艺阶段提供合适的加工材料。
所以,维护好酸洗工艺段的设备对于整个加工过程都有重要意义。
本文对冷轧带钢酸洗工艺缺陷及对策进行分析。
关键词:冷轧带钢;酸洗工艺;缺陷;对策冷轧钢板酸洗的目的是去除对冷轧有害的原料钢卷表面上的氧化铁皮,防止氧化皮损坏轧辊,从而引起冷轧钢板质量问题,酸洗是冷轧带钢的关键工序之一,普碳钢带经酸洗、水洗和干燥后,其表面应呈灰白色或银白色。
而在实际酸洗过程中,常常因为一些工艺人员或者设备的影响,造成带钢出现各种不同缺陷。
1酸洗原理1.1氧化铁皮结构带钢表面氧化铁皮通常有三层结构,这三层结构是以铁的氧化程度、致密度、硬度和其他特征有区别的三个相。
其中Fe2O3层含氧最多,最难溶解,又在离基体金属最远的外层。
中间是Fe3O4层。
古含氧最少的是FeO层,直接附着于铁的表面。
为了清除带钢原料表面氧化铁皮,国内应用最广的是酸洗除鳞。
1.2盐酸酸洗的反应机理盐酸酸洗是在盐酸溶液中进行的,其酸洗过程发生下面三种作用:1) 盐酸与金属表面的氧化铁皮发生化学反应其反应的方程式为FeO+2HCl=FeCl2+H2OFe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2OFe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O上述化学反应结果使各种铁的氧化物生成可溶于水的盐类(氯化铁和氯化亚铁)溶解于盐酸溶液,从而达到除去金属表面氧化铁皮的目的,这种作用称为溶解作用。
带钢酸洗工艺段参数的设计与分析
工艺段系统热负荷、酸耗量、漂洗水耗量是带钢酸洗线设计时的重要参数和系统详细设计时的依据。
文章提出利用集总参数法确定酸洗系统热负荷,推导了系统酸耗量与漂洗水量的数学模型。
为推拉式酸洗与连续酸洗线的合理设计提供依据。
标签:带钢酸洗线;系统热负荷;介质消耗量;数学模型
前言
随着我国带钢轧制与处理技术水平不断发展,带钢酸洗线,特别是连续酸洗线国产化比例日益提高。
酸洗工艺段系统参数是酸洗线设计的关键和难点。
目前部分国产酸洗线存在部分系统参数设计不合理,造成能源與介质消耗偏大,建设成本和生产运行成本偏高。
本文针对带钢酸洗线系统热负荷、酸耗量、漂洗水耗量等关键参数的求解进行理论分析与推导。
给出确定这些参数的的理论依据、求解方法或计算公式。
为带钢酸洗线的自主创新设计、降低带钢酸洗线的建设与运营成本提供理论依据。
1 酸洗热负荷及换热器的确定
酸洗系统热负荷的确定是酸洗工艺段设计的基础,是设计酸循环系统,确定酸槽长度、换热器面积以及蒸汽消耗量的前提和依据。
酸液温度影响酸洗速度和酸液中铁离子的溶解度,因此影响带钢酸洗速度和质量[1]。
带钢酸洗过程酸液温度控制在80-85℃。
带钢进入酸洗槽后,酸液热量部分被带钢吸收,导致酸液温度降低。
为维持酸槽酸液温度稳定、保证合理的酸洗速度,可通过控制酸液温度来降低加热带钢带所需热量和酸液浓度变化带来的振荡。
因此需要确定系统热负荷,以便对系统热量进行补偿和温度控制[2]。
根据传热学的非稳态导热理论,带钢内任一点温度随时间的变化如1-1式;当固体内部的导热热阻远小于其表面的换热热阻时,固体内部的温度趋于一致,以致可认为整个固体在同一瞬间均处于同一温度。
这时温度t仅是时间τ的一元函数而与坐标无关,即1-1式可以简化为1-2式。
这种忽略物体内部导热热阻的方法称为集总参数法。
此时,物体的过余温度?兹=t-t∞与时间成指数曲线关系变化。
对于无限大平板,当毕奥数Bi<0.1时,采用集总参数法求解,最大与最小过余温度之差小于5%。
热量传递中,毕奥数指传热阻力与对流阻力之比,决定固体温度的一致性。
以某带钢为例,求解1#酸槽出口带钢温度。
带钢、酸槽、酸液等参数如表1。
计算带钢毕奥数为0.091;带钢可以认为是无限大平板。
Bi<0.1说明该问题可采用集总参数法。
且有边界条件:?兹0=t-t∞=to。
由于连续酸洗速度快,酸液加
热带钢的时间有限,可适当降低带钢最终温度t∞以减小误差,本文取t∞=78℃。
表1 带钢、酸槽参数参数表
根据集总参数法解出1#酸洗槽带钢加热温度为:72.9℃。
因此,1#酸洗槽的热负荷:Q=Cimi?驻ti=7.75×109J/h。
根据系统热负荷与蒸汽参数即可求解满足系统要求的换热器面积。
合理的换热器面积对维持系统热平衡和酸液温度控制起关键作用。
酸洗线用换热器主要是石墨换热器。
石墨换热器导热系数高,具有优良的耐腐蚀性和传热性能,因此被广泛应用于酸洗过程腐蚀介质的传热工序。
换热器面积确定公式如下:
根据两介质及加热器的物理特性求得总传热系数K。
考虑到使用过程中加热器内壁结垢等影响,取K=1000/(m2·K);蒸汽入口温度145℃,蒸汽出温度140℃,酸液入口温度70℃,酸液出口温度80℃,解出1#酸槽酸循环系统换热器面积为31.9m2。
考虑酸槽自身的散热与酸液的蒸发的热损失,可适当增大换热器面积来补偿。
根据系统热负荷可确定系统蒸汽消耗量和酸循环系统参数。
进而确定酸液循环泵排量,阀门、管路通径等参数。
准确的求解系统热负荷,可在满足生产需求的前提下,选择合理的换热器、蒸汽站等公辅设施的能力,从而有效地控制成本,提高能源利用率,降低各介质消耗。
2 系统耗酸量确定
酸洗系统的耗酸量决定了补酸系统能力,以及酸再生站及相关设施的能力,对酸洗系统的酸浓度控制系统设计有重要的指导意义。
酸液浓度是酸洗系统重要控制指标之一。
若酸浓度酸过低,酸洗时间延长,易造成欠酸洗;而盐酸浓度超过一定值后,FeCl2易达到饱和状态,酸洗速度降低,且酸挥发量增加,增加酸雾处理系统负担。
为维持系统酸浓度稳定,确保系统添加的新酸量等于系统的耗酸量即可。
除挥发和带钢表面残留带走的酸量,系统耗酸量可根据系统铁损量计算。
即系统排出的废酸含的铁离子质量应等于酸洗系统的铁损量。
公式如下:
酸再生站再生酸铁离子含量约在7g/L;3#酸槽排废酸的铁离子含量约在120g/L。
酸洗系统的铁损按:?浊等0.4%计算,Cv取1.2;以系统实时产能250t/h 为例,则每小时的耗酸量:10.6m3/h。
由系统最大耗酸量可以确定酸再生站的能力。
在此基础上设计酸再生站,可以避免酸再生站及其相关公辅设施能力过剩造成的成本过高与能源、介质消耗浪费。
根据最大耗酸量也可以确定补酸系统的能力与工作制度。
3 漂洗水耗量确定
带钢酸洗后进入漂洗槽漂洗,祛除带钢表面残留的酸液。
现有带钢酸洗机组漂洗系统采取多级漂洗。
漂洗过程采用反向流法。
主流酸洗设备一般采取五级漂洗。
漂洗水介质采用脱盐水。
确定漂洗水最大耗量,就可以进行漂洗系统补脱盐水回路的设计。
综合酸洗系统脱盐水总消耗量,为脱盐水站设计提供依据。
带钢表面残留酸液主要影响有:(1)残留酸液与带钢表面发生化学反应,产生水锈;(2)带钢表面残留酸液带入轧机乳化液系统,影响乳化液的PH值,影响乳化液润滑性能,影响轧制效果。
生产中要求带钢表面cl-浓度不超过20mg/L。
酸洗设备在各酸洗槽以及各漂洗槽之间都设有挤干辊,目的就是减少酸液带出量。
带出量即经挤干辊后带钢表面的酸液残留量。
带出量与带钢规格与板型、带钢运行速度、挤干辊系统参数等相关。
多级漂洗系统的耗水量公式:Q=q×(c0/cn)1/n (3-1)
其中q:各级漂洗槽酸液带出量,m3/h;c0:末酸槽酸液浓度,g/L;
cn:第n级漂洗槽的酸液浓度,g/L;n:漂洗槽级数;
根据酸洗系统特点末级酸洗槽酸液浓度取200g/L;漂洗系统级数为5级,即n=5;酸液带出量按100ml/m2计;带钢宽1.3m;带钢运行速度220m/min。
则可求解出系统的酸液带出量与漂洗水的消耗量。
漂洗过程控制是通过监测5#漂洗槽的电导率来实现的。
除了增加漂洗新水量控制外,漂洗水的温度控制也很重要。
提高漂洗水的温度有利于离子扩散,提高漂洗效率,也有利于后续带钢的烘干。
4 结束语
本文就部分国产带钢酸洗工艺段参数设计存在的问题,提出了酸洗系统热负荷计算的理论依据和方法,给出系统酸耗量、漂洗水耗量的公式。
为连续酸洗线与推拉式酸洗线合理设计、避免因系统参数设计不合理引起的能源介质消耗偏大、建设与运营成本高,提供了理论依据和数据支持。
参考文献
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[2]窦晓尧等.酸洗过程模型分析[J].材料导报,2011年11月,第25卷专辑18.。