【正文】 4．2．1酸洗段用于去除熱軋鋼材的氧化鐵皮。酸洗技術(shù)，取得了美國(guó)專(zhuān)利，提供了一個(gè)高速度帶鋼酸洗的最佳方案，主要原因是該技術(shù)中只有帶鋼的速度才能影響酸液的動(dòng)力能（紊流度）。高的帶鋼速度會(huì)產(chǎn)生高的紊流程度達(dá)到最大的酸洗反應(yīng)。達(dá)涅利的高速Turboflo174。能夠以高達(dá)400m/min的速度酸洗薄規(guī)格的帶鋼（），無(wú)需維修。其它系統(tǒng)，帶鋼將在酸液上方運(yùn)行。提供了最短的酸洗系統(tǒng)，滿(mǎn)足用戶(hù)酸洗線的建設(shè)要求。d. 由于沒(méi)有懸垂度控制張力的要求，整個(gè)酸洗段可采用高張力，從而獲得較好的帶鋼運(yùn)行軌跡，減少總的電力要求。具有很好的熱力效果，可保持新鮮的熱酸液始終與帶鋼表面接觸。配置了從酸槽到酸槽的隔離設(shè)施。h. 特殊的槽蓋設(shè)計(jì)可以捕獲由于高的帶鋼速度造成的酸液涌浪，再循環(huán)這些酸液增強(qiáng)紊流度。i. Turboflo174。其結(jié)果是擠干輥處沒(méi)有了高的液體壓力，從而擠干輥的密封可大大簡(jiǎn)化，維修量可大幅度地減少。同時(shí)酸液溫度可提高或降低，例如由于酸液產(chǎn)生的動(dòng)力能過(guò)高或者狀態(tài)欠佳降低溫度可以起到補(bǔ)償作用。 漂洗效率高216。 操作環(huán)境良好該漂洗段由下列部分組成：216。 5段式梯流漂洗槽漂洗在漂洗水梯流流量達(dá)到700升/。另外，我們?cè)谄炊蔚纳嫌卧O(shè)計(jì)了噴射梁，將每小時(shí)2500升的水噴射到帶鋼上，以便減少進(jìn)入漂洗段的FeCL2的量。b 淺槽酸洗線：在淺槽酸洗線內(nèi)僅有很慢的酸流動(dòng)，導(dǎo)致在帶鋼上面有很高的層流邊界層。但是在擠干輥前較多的積集酸會(huì)引起密封問(wèn)題。然而在各酸洗槽的出口需要較大能源進(jìn)行密封。酸液在槽蓋內(nèi)返回，因此降低了酸洗槽出口處的密封能源要求。在中間活套后和平整機(jī)前布置一臺(tái)張力輥，將帶鋼張力提高到平整張力。在出口活套后設(shè)置一臺(tái)切邊剪具有下列特性：216。216。在出口張力輥后，帶鋼通過(guò)一個(gè)水平式檢查臺(tái)，在這里目測(cè)帶鋼的表面，檢查缺陷。一臺(tái)上切式剪用于分割鋼卷，切掉焊縫和進(jìn)行取樣。當(dāng)焊縫到達(dá)剪的附近時(shí)，降低出口的速度，帶鋼在焊縫進(jìn)入剪前停下來(lái)。同時(shí)剪切掉焊縫，如果有必要，可剪切試樣。運(yùn)輸帶鋼至轉(zhuǎn)向輥然后到達(dá)卷取機(jī)。配置一個(gè)自動(dòng)邊部自動(dòng)控制裝置在鋼卷長(zhǎng)度范圍內(nèi)不受帶鋼寬度變化的影響而使鋼卷面平直。鋼卷稱(chēng)重、打捆后，放置到支架上。4．5 首次穿帶首次貫穿生產(chǎn)線的穿帶，是由操作人員在天車(chē)和2臺(tái)便攜式卷?yè)P(yáng)的幫助下，壓帶輥處于爬行控制的狀態(tài)下，手動(dòng)進(jìn)行。5 帶鋼表面氧化鐵皮、酸洗機(jī)理和影響酸洗的因素5．1 帶鋼表面氧化鐵皮氧化鐵皮是金屬在加熱、熱處理或在熱狀態(tài)進(jìn)行加工時(shí)形成的一層附著在金屬表面上的金屬氧化物。一般說(shuō)來(lái)，金屬的化學(xué)性質(zhì)越活潑，溫度越高，金屬的氧化速度就越快。鐵是一種比較活潑的金屬，各種鐵的氧化物，結(jié)構(gòu)也較為疏松，而鋼材的軋制及鋼鐵制品的加工，多半都是在較高的溫度下進(jìn)行的，因此加快了鋼材氧化速度，促進(jìn)了鋼材表面氧化鐵皮的形成。5．1．1帶鋼表面氧化鐵皮的形成軋件經(jīng)粗軋后沿輥道向熱連軋軋機(jī)運(yùn)行時(shí)，溫度為1000度左右，這時(shí)在軋件表面上已生成了一層薄的氧化鐵皮，而軋前水力清除機(jī)可將它們清除掉。帶鋼從成品機(jī)架出來(lái)后，進(jìn)入噴水裝置，而后卷成帶鋼卷并緩慢冷卻，就是在這段時(shí)間里，帶鋼表面被氧化而生成氧化鐵皮。在第一種情況下，氧化鐵皮的進(jìn)一步增長(zhǎng)過(guò)程可能只靠氧和鐵的離子擴(kuò)散來(lái)進(jìn)行 的；在第二種情況下，空氣中的氧可自由的通過(guò)多孔、疏松的氧化鐵皮，而使氧化鐵皮加厚和致密化。當(dāng)然，帶鋼表面上生成了一層氧化鐵皮以后，氧和鐵的離子擴(kuò)散也受到了一定的阻礙，而且，氧化鐵皮越厚，離子擴(kuò)散受到的阻障就越大，生成氧化鐵皮的速度也越慢，因此，氧化鐵皮的長(zhǎng)大速度是不均勻的，即開(kāi)始時(shí)氧化鐵皮的厚度增加得很快，之后氧化鐵皮厚度的增加隨著氧化鐵皮的厚度增大而越來(lái)越慢。5．1．2氧化鐵皮的組成和結(jié)構(gòu)帶鋼表面的氧化鐵皮，由于鋼的化學(xué)成分、軋制時(shí)帶鋼表面溫度、軋制時(shí)的加熱及終軋溫度、冷卻制度、周轉(zhuǎn)介質(zhì)的含氧量的不同，因此氧化鐵皮的組成和結(jié)構(gòu)也因之而異。熱力分析同樣證明在氧化過(guò)程中可能產(chǎn)生許多獨(dú)立的相。在鐵氧狀態(tài)曲線圖中可以看出，各相在平衡狀態(tài)下的穩(wěn)定界限時(shí)；還可看出在溫度大于575度時(shí)，富氏體是穩(wěn)定的，在溫度較低時(shí)分解為磁性氧化鐵和金屬鐵。緩冷時(shí)鐵皮中富氏體相只是少量存在或完全沒(méi)有。如果鋼板表面氧化時(shí)溫度大于570度并有過(guò)量氧氣，而隨后又是相當(dāng)快的冷卻，則一般氧化鐵皮將由3層組成，直接附著在鋼鐵表面的一層是富氏體（FeO和Fe3O4固溶體），再上面一層是Fe3O4，最上面Fe2O3。通常鋼鐵中除了鐵原子之外，還含有其他元素的原子。在此情況下，擴(kuò)散的就不只是鐵離子，其他元素的離子也會(huì)同時(shí)擴(kuò)散。因此，氧化鐵皮中除了鐵的氧化物之外，還含有部分其他元素的氧化物。同時(shí)，任何兩種元素的原子，其擴(kuò)散速度都是不等的。5．1．3影響帶鋼表面氧化鐵皮的因素5．1．3．1終軋溫度及速度的影響鐵的氧化過(guò)程是Fe——FeO——Fe3O4——Fe2O3，隨著溫度升高，氧化速度也逐漸增大。當(dāng)溫度超過(guò)800度時(shí)，氧化鐵皮阻礙擴(kuò)散的能力將大降低，因此氧化速度又迅速增大。同樣，高的軋制速度可以減少帶鋼在高溫中與空氣接觸的時(shí)間，從而也就減小了氧化鐵皮的厚度。從氧化鐵皮的結(jié)構(gòu)上看，終軋溫度在700900度之間時(shí)，所形成的氧化鐵皮含80%90%的FeO、10%20%的Fe4O4。提高軋制速度可以減少氧化鐵皮的厚度，然而，過(guò)高的軋制速度將使卷取溫度迅速提高，并造成氧化鐵皮中的富氏體轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3O4，給以后清除帶鋼表面上的氧化鐵皮（酸洗）工作帶來(lái)困難。研究結(jié)果表明，獲得符合最佳酸洗時(shí)間的氧化鐵皮，終軋溫度應(yīng)該是850度。其中有利于酸洗的富氏體在575度以上是穩(wěn)定的，在570度以下時(shí)富氏體中FeO不穩(wěn)定，并且按照4FeO=====Fe3O4+Fe。如果氧化鐵皮層在570300度之間急速冷卻的話(huà)，那么，富氏體層將來(lái)不及分解并在更低的溫度下被固定下來(lái)，從而得到有利于酸洗富氏體結(jié)構(gòu)。一般是在輸出輥道上噴射高壓水加快帶鋼的冷卻速度。因?yàn)檠趸F皮在水中要比在空氣中形成得快，因此，在水蒸汽氣氛中停留的時(shí)間愈長(zhǎng)，形成的氧化鐵皮就愈多，而FeO的含量卻減少，所以準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)噴水段中的冷卻速度和盡可能地減少在水中停留時(shí)間是非常必要的。然而，卷取溫度越高，在帶鋼的邊緣頭和頭尾會(huì)生成Fe2O3，這些都是我們所不希望的。當(dāng)卷取溫度從700度降低到600度時(shí)，酸洗時(shí)間可縮短10%15%。實(shí)驗(yàn)表明，在550590度卷取時(shí)，帶鋼上的氧化鐵皮層最薄，其中富氏體層較厚，富氏體分解最少，因而酸洗 時(shí)間能夠減少。近年來(lái)所有新建的熱軋機(jī)生產(chǎn)的鋼卷重都大大地增加了，隨之帶來(lái)了板卷冷卻時(shí)間的延長(zhǎng)。這樣富氏體將完全轉(zhuǎn)化，給酸洗工作帶來(lái)困難。事實(shí)證明，這樣對(duì)提高酸洗速度是有利的。在酸洗試驗(yàn)中，很值得注意的是軋輥粗糙度的影響。綜上所述，用較大的軋制速度、光滑的軋輥、低的終軋溫度和卷取溫度以及較高的冷卻速度，均可對(duì)熱軋帶鋼的酸洗產(chǎn)生有利的影響。由于氧化鐵皮的性質(zhì)較多，不便一一敘述。5．1．4．1氧化鐵皮的緊密度（也稱(chēng)松散度）氧化鐵皮內(nèi)層是疏松而多孔的細(xì)結(jié)晶組織、各晶粒之間互相聯(lián)系薄弱并且易于破壞，這層稱(chēng)之為富氏體的組織主要由氧化亞鐵（FeO）組成；致密、無(wú)孔和裂縫，成玻璃狀斷口的中間層是磁性氧化鐵（Fe3O4）；外層是結(jié)晶構(gòu)造的氧化鐵（Fe2O3）。5．1．4．2氧化鐵皮的內(nèi)應(yīng)力金屬在生成氧化鐵皮時(shí)，其體積增大，如生成富氏體時(shí)，；生成Fe2O3及Fe3O4時(shí)。當(dāng)這些內(nèi)應(yīng)力小于氧化鐵的強(qiáng)度時(shí)，氧化鐵皮便產(chǎn)生裂縫；當(dāng)內(nèi)應(yīng)力大于氧化鐵皮同金屬表面的附著力時(shí)，氧化鐵皮就會(huì)從金屬表面上脫落下來(lái)，這就給機(jī)械方法破碎氧化鐵皮提供了有利的條件。例如，帶鋼的爐生鐵皮及粗軋過(guò)程中生成的氧化鐵此很容易被清除掉就是這種原因所致。附著力的大小，一般用破壞應(yīng)力來(lái)衡量，附著力越大則破壞力也越大，附著力越小則破壞應(yīng)力就越小。由于氧化鐵皮與基體鐵的附著力越大，氧化鐵皮就越難從基鐵上脫落，因此，從附著力的大小上可看出，F(xiàn)eO的附著力最小，它是氧化鐵皮中最容易被除掉的。如含有硅的鋼，長(zhǎng)時(shí)間氧化時(shí)，它可以在鋼與FeO之間形成較脆的Fe2SiO4（2FeO+SiO2== Fe2SiO4）中間層，使氧化鐵皮對(duì)鋼的附著力大大降低。個(gè)別情況可達(dá)20um。帶鋼表面氧化鐵皮的單重波動(dòng)在3555g/m2的范圍內(nèi)。這一現(xiàn)象是由于氧化鐵皮的厚度不同而引起光線的反射及干涉所致。因此，由帶鋼表面顏色及氧化鐵皮的形狀，大體上可判斷出氧化鐵皮的厚度及均勻程度。下面僅就氧化鐵皮的結(jié)構(gòu)耐酸性進(jìn)行分析。但由于鐵皮層存在著裂縫和氣孔（特別是通過(guò)破鱗或拉矯之后），因此酸溶液便能通過(guò)這些裂縫、氣孔到達(dá)金屬表面和富氏體層，隨著金屬鐵和富氏體的溶解，便減少了鐵皮與金屬之間的附著力，并在酸液與金屬鐵反應(yīng)過(guò)程中生成的氫氣的作用下，氧化鐵皮便從基體上脫落而沉到酸槽底部。影響酸洗性的另一個(gè)重要因素是鐵皮的致密度。帶鋼在冷卻過(guò)程中雖然會(huì)形成一些裂紋，但也不能保證酸液滲入氧化鐵皮的深處。在酸洗時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，帶鋼尾部（酸洗卷頭部）表面上的氧化鐵皮較容易洗掉。最難酸洗的是帶鋼頭部（酸洗帶卷尾部）的氧化鐵皮，這是因?yàn)閹т擃^部氧化鐵皮的形成過(guò)程比尾部結(jié)束得緩慢，而使氧化鐵皮層加厚的緣故。在帶鋼酸洗時(shí)還會(huì)發(fā)生，帶鋼的邊緣上會(huì)出現(xiàn)未洗掉的黑邊，這是因?yàn)樵趲т撻L(zhǎng)度的中部邊緣上，氧化鐵皮冷卻的比較緩慢，而周轉(zhuǎn)的氧氣到帶鋼表面上的通路較通暢，使這里的氧化鐵皮中Fe2O3層明顯增加所致。因此，從酸洗機(jī)組處理帶鋼的數(shù)量之大、意義之深遠(yuǎn)來(lái)看，研究酸洗機(jī)組的酸洗機(jī)理、規(guī)律，使機(jī)組發(fā)揮最大的生產(chǎn)潛力是十分必要的。酸洗按其生產(chǎn)方法通常分為：酸法、堿酸法、氫化物法、電解法等。5．2．1鹽酸鹽酸是化學(xué)工業(yè)中通常與硫酸、硝酸并列為化學(xué)工業(yè)三大強(qiáng)酸，并是化學(xué)工業(yè)的重要產(chǎn)品之一，廣泛地應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)。化學(xué)反應(yīng)式為：H2+Cl2==2HCL鹽酸的性質(zhì)純凈的鹽酸是無(wú)色透明的液體，有刺激性氣味，濃鹽酸中約含蓄有37%的氯化氫，工業(yè)用鹽酸由于含 有雜質(zhì)（主要FeCl3）而帶有黃色。象鹽酸這樣沸點(diǎn)較低，在常溫下就能較顯著地蒸發(fā)出分子的酸，通常稱(chēng)之為揮發(fā)性酸。例如：Fe+2HCl==FeCl2+H2FeO+2HCl==FeCl2+H2O鹽酸對(duì)皮膚或某些織物也有一定的腐蝕作用在使用時(shí)應(yīng)該注意，不要把鹽酸滴在皮膚或衣服上。5．2．2酸洗原理帶鋼表面上形成的氧化鐵皮（FeO、Fe3OFe2O3）都是不溶解于水的咸性氧化物，當(dāng)把它們浸泡在酸液里或在其表面上噴灑酸液時(shí)，這些堿性氧化物就可與酸發(fā)生一系列化學(xué)變化。也就是說(shuō)，在酸洗一開(kāi)始就同時(shí)進(jìn)行著3種氧化鐵皮和金屬鐵與酸溶液之間的化學(xué)反應(yīng)，所以， 酸洗機(jī)理可以概括為以下3個(gè)方面：a 溶解作用帶鋼表面氧化鐵皮中各種鐵的氧化物溶解于酸溶液內(nèi)，生成可溶解于酸液的正鐵及亞鐵氯化物或硫酸鹽，從而把氧化鐵皮從帶鋼表面除去。其反應(yīng)為：在鹽酸溶液中酸洗時(shí)：Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O Fe3O4+8HCl===2FeCl3+FeCl2+4H2OFeO+2HCl===FeCl2+H2Ob 機(jī)械剝離作用帶鋼表面氧化鐵皮中除鐵的各種氧化物之外，還夾雜著部分的金屬鐵，而且氧化鐵皮又具有多孔性，那么酸溶液就可以通過(guò)氧化鐵皮的孔隙和裂縫與氧化鐵皮中的鐵或基體鐵作用，并相應(yīng)產(chǎn)生大量的氫氣。這種通過(guò)反應(yīng)中產(chǎn)生氫氣的膨脹壓力把氧化鐵皮剝離下來(lái)的作用，我們把它叫作機(jī)械剝離作用。c 還原作用金屬鐵與酸作用時(shí)，首先產(chǎn)生氫原子。另一部分氫原子靠其化學(xué)活潑生及很強(qiáng)的還原能力，將高價(jià)鐵的氧化物和高價(jià)鐵鹽還原成易溶于酸溶液的低價(jià)鐵氧化物及低價(jià)鐵鹽。這是因?yàn)樗嵯磿r(shí)生成的初生氫使三價(jià)鐵的化合物還原成亞鐵化合物。（2） 金屬鐵與酸作用生成氫氣，機(jī)械地剝落氧化鐵皮（機(jī)械剝離作用）。5．3．3影響的酸洗因素6 工藝流程及基本工藝技術(shù)參數(shù)基本技術(shù)數(shù)據(jù)入口段最大速度 600m/min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穿帶速度 60m/min加速度 1m/s2減速度正常停車(chē) m/s2減速度快速停車(chē) m/s2入口活套工作能力 632m入口活套最大能力 646m入口活套層數(shù) 4中間活套工作能力 308m中間活套最大能力 330m中間活套層數(shù) 4出口活套工作能力 250m出口活套最大能力 270m出口活套層數(shù) 4入口段最大停車(chē)時(shí)間 120s出口段最大停車(chē)時(shí)間 100s酸洗段酸洗槽 3個(gè)酸洗槽長(zhǎng)度 34m在酸槽酸中最大停留時(shí)間 無(wú)緩蝕劑 約2min 有緩蝕劑 約8min酸槽排空酸液時(shí)間 約3min 注：帶鋼約2分鐘后脫離酸液酸槽再充酸時(shí)間 約3min酸槽內(nèi)的最大加熱能力 500t/h 注：帶鋼的最小入口溫度為5℃時(shí)酸洗時(shí)間 卷取溫度為580℃的鋼卷 18s 卷取溫度為610℃的鋼卷 20s 卷取溫度為650℃的鋼卷 23sNo