大型冷轧酸洗板生产系统集成技术的改革创新应用

【摘 要】随着汽车、家电、轻工等高端市场的不断发展，对大型冷轧酸洗板生产系统的依赖程度越来越高，传统的冷轧厂设备陈旧，大型冷轧酸洗板生产系统的工艺及设备的自主创新工作势在必行。本文主要结合当前冷轧酸洗板生产系统存在的问题进行分析，分析大型冷轧酸洗板生产系统集成技术在工、装备、技术等方面的特点和优势，促进对老机组实施技术改革。

【关键词】大型冷轧酸洗板 设备 工艺 技术

近年来随着各大冷轧厂不断深入的技术改造，使得轧机的生产能力得到大幅提升，其配套的酸洗机组必然要进行改革创新，新的更加完整、更加环保、更高自动化程度的酸洗机组才能适应大型冷轧厂的需求。

1酸洗板概念及生产机组分类简介

酸洗板卷以优质热轧板卷为原料，在酸洗机组上，主要经酸洗去掉带钢表面的氧化铁皮、切边、平整及涂油等工序处理后得到的酸洗板卷，它除作各类冷轧板带产品，热轧板热镀锌产品以及焊管产品的原料钢卷外，各部门还能直接用作各类商品板材，用途广泛。

酸洗板卷在国内外得到很大发展。国内生产虽说起步较晚，但目前也有很大的发展。

酸洗机组有如下三种分类：连续式酸洗机组；推拉式酸洗机组；酸洗热轧板热镀锌机组。

连续式酸洗机组是酸洗板生产的一类主要机组，产量高、产品厚度较薄、大批量生产一般采用这类型式。推拉式酸洗机组也是酸洗板生产的一类较为主要的机组型式。产品厚度较厚、强度高、产量低或规模适中的，一般选用这类型式。酸洗板热镀锌机组是指把酸洗与热镀锌联合而成为酸洗热轧板热镀锌机组。该类机组虽然节省投资，适于生产一定量的酸洗板，但是，该类方式，酸洗板和热轧热镀锌板生产会相互影响、制约。

连续式酸洗机组较其他类型，优势明显，国内新建或改造的酸洗大部分为此类机组，其集成创新应用同时也是本文着重叙述的重点。

2当前冷轧酸洗板生产系统存在问题分析

2.1酸洗不净的现象

这是很多企业在酸洗过程中遇到的问题，主要的表现在相同的酸洗条件下，酸洗过的产品带钢上会出现整条均匀分布的带状条纹或成波浪形或成直线型，后期会出现发黑发暗的现象，使冷轧后的表面质量直接受到影响。实验表明酸洗不净的直接原因是残留元素砷、铜的存在，尤其是砷的氧化物直接影响到酸洗的质量使带钢表面产生比较蓬松的黑色条纹有时甚至伴有大量的空洞，这也成为提高冷轧产品质量的瓶颈。

2.2设备老化、备件准备困难

很多大型冷轧厂的酸洗生产线配置的拉矫机只有破磷功能正常，但矫直能力没法保证，酸洗过后的带钢表面质量不平整，板型出现偏差，机组故障发生率高，作业率和产能也会受到极大影响，机组的稳定运行都无法保证。设备能力及装备水平跟不上更新换代的节奏，在制造产品的生产规格上就会受到限制，无法满足汽车、家电高端市场的需求。

3针对问题对酸洗板的设备选择、工艺与装备进行改进与创新

针对上述大型冷轧酸洗板生产系统集成技术存在的问题对酸洗板机组的工艺和设备进行改革势在必行，经研究采取以下改进手段并取得良好效果。

3.1 材质工艺改进

为了改善酸洗段酸气的吸收效率和吸收量，防止和减少酸气在现场外漏，增加了预防喷淋装置，加大酸雾吸收塔的直径。为了有效降低槽体本身受热变形，采用冷凝水罐加热代替原来有的槽内加热的方式。

在提高带钢的漂洗效果上，充分利用扇面式喷嘴的优势，改善了漂洗水段喷射梁和喷嘴的喷射有限性，将原有漂洗水槽进行全面升级，采用浅槽酸洗机组，浅槽酸洗机组并不完全抛弃原有的深槽酸洗的工艺而是在原有基础上进行创新主要表现在：保证各槽之间的浓度差异，严格区分各槽之间不同浓度的酸洗液，进行串列式设置这样避免了像深槽那样酸洗液溢流通过，同时酸槽之间用小收集槽和刮酸辊链接，刮酸辊可以有效刮掉带钢表面的酸洗液避免其流入下一个串列的酸洗槽中而是被分放到小收集槽内。这是一个工艺的创新型应用：浅槽结构创造有利条件提高酸洗速度，深槽结构带钢对隔酸墙的磨损更大，因为它采用的是带钢垂度调节和带钢夹紧装置以及带钢提升系统装置，而在浅槽中带钢的酸洗基本上是沿着槽底部进行的，张力相对更小，骑墙石的使用寿命得到很好的延长，且张力便于控制从而酸洗速度加快安全性提高事故减少。

再循环酸罐的配置，浅槽特有的再循环酸罐有效提高了机组作业率提高了酸洗液的利用率，便于事故处理和缩短处理事故时间，酸罐设置之间用管线链接保证高浓度算也顺利流向低浓度的酸罐，在梯流的过程中配备石墨热交换器，酸洗液及时加热，保持酸液温度的稳定性，开机时能使酸液较快达到额定温度投入运行，节省整体的酸洗时间，酸洗罐的连接线上是装有截止阀的防止各罐酸洗液之间发生混合交叉，在发生意外情况时酸洗液可以很快流入到在循环的酸洗罐中避免浪费更重要的是保证带钢得到适度的酸洗，主要的循环模式就是酸洗液经过酸槽，流入酸罐在经过石墨进行热交换在流入下一酸槽的过程达到完整循环。这样的酸洗工艺表现出极强的生命力极大迎合了现代高速、自动化的酸洗要求。

在酸洗槽和漂洗槽的材质上使用新型材质PPH，之前使用的钢衬胶抗腐蚀效果差，维修且成本高，而新型材料则是在这方面有绝对优势，通过在槽体双侧侧壁上连接管道的方式实现酸槽间酸液有序逐级流溢。考虑到在酸洗过程中槽体的表面带钢材料容易氧化程铁皮影响酸洗效果，采用逆流循环的方式取代原槽体内的酸液顺序流淌循环的方式，这种方式可以有力冲击氧化后的铁皮导致其脱落，达到提高酸洗效率的作用。

酸洗工艺上进行卓有成效的调整，酸洗过程中会产生大量的氢气，氢气大量聚合，若难以排出则会造成爆炸事件，这一直是酸洗阶段的技术难题，为让氢气更好的排出避免其聚合，在酸槽与漂洗水槽之间的盖子上凿孔同时加上防爆板，按照酸槽规格差异适当增加排烟风机流量，可以有效降低危险事件的发生。水泵空转易造成漂洗水槽火险的发生，在冲洗阶段就要加强流量的监控设置流量计和联锁。 3.2 平整机的位置和辊数设计

平整机是用来改善产品板面质量和改变板面光洁度的，同时消除一定的应力和屈服平台，在一定程度上改善板型。平整机的辊数设置上要根据大型冷轧厂的轧辊尺寸来决定，充分考虑轧辊的通用性，还要考虑机组的位置，一般在烘干机之后和出口活套之前设置四辊机组，为快速换辊单支撑辊传动，非常实用。典型的处理线平整机，如图1。

图1 四辊平整机

3.3卷取机结构改进应用

卷取机的构成上主要是减速机，固定底座、外支撑、推板装置和上下压辊等，这里的更新主要是针对底座固定和助卷器和推板装置，其中卷筒和减速机等器材考虑进厂维修问题还是用旧设备比较方便。底座、助卷器液压缸等设备因材质相对单薄容易变形等原因要根据情况及时新制，气动抱闸代替卷曲抱闸，重新设计制造活动支撑。在卷取机的设计上综合考虑机组产能和设备能力进行设计，为保证内径达到要求要用扇形件来设计，联合皮带助卷器和钳口咬头两种形式。独立立式皮带助卷器以及其支撑和固定框架都是新制的，安装在出口侧卷筒斜下方的压辊亦是如此。

3.4合理布置拉矫机

经试验表明：合理布置拉矫机及给予合理的拉力可以明显改善板型变形的状况，同时缩短酸洗时间。

酸洗机组上配置拉矫机，能够消除而辊轧机难以实现的带钢的镰刀弯，同时可以适用于各种规格和厚度的带钢，拉矫机辊子小更换方面轻便。由于带钢从拉力机中间通过时从上一个弯曲辊到下一个弯曲辊之间的所受的内表面压力和外表面拉应力刚好相反，这样在通过连续不断的力的作用带钢表面的氧化铁皮最大程度上脱落便于酸洗。拉矫机在位置选择上十分讲究，因为酸洗工艺段速度较低、为保证连续稳定运行，拉矫机要设置在酸洗槽之前，将钢材矫正之后进入酸洗槽。不能把拉矫机放在机组头部或尾部的原因是因为带钢在运行过程中速度快、容易产生变化，中途过程中的操作停顿等原因会导致带钢受张力变化而波动，板型无法得到很好的改善，如果放在机组头部则会污染环境，经拉矫过的钢材会产生氧化铁皮随后又高速运转污染严重。

3.4加强焊接机的性能

焊接机是大型冷轧酸洗机组上必不可少的装置，在焊接机上取消了定缝刀装置，增设了带钢垂直调节装置以及带钢横切剪，提升性能提高酸洗机组的生产能力和工序，取消定缝刀的用处就是节约时间提高效率，焊接质量提升的同时焊接周期缩短。带钢垂直调节装置在带钢厚度增大或减小时能自助调节，方便焊接也保证了带钢正常过酸洗，带钢横切剪对带钢两端参差不齐的情况及时处理，圆盘剪同时可剪切钢头和钢尾，确保平整性方便焊接提高焊接质量。

改造后的某酸洗机组示意图，如图2。

图2 某酸洗机组示意图（辊系图）

3.5 强大的三电集成系统

酸洗板机组的电气系统的改造结合了冷轧厂和自动化公司的相关技术人员的工艺分析，并进行全部更新。在三电系统的设计和编者程序上，根据生产操作人员的使用习惯和酸洗机组三电系统的技术积累，扬长避短，统筹设计。

主要是传动系统、基础自动化系统、以及其他系统上的集成创新。传动系统由交流全数字矢量变频调速控制系统代替原直流控制系统。采用一二三级系统联动运作对物料、数据实行跟踪为一级的数据提供工艺要求的数据，二级系统用服务器与客户机结构，与三级计算机通讯，它主要是接受来自三级的生产计划同时实现现场监控将各项信息传送到三级计算机系统。

4 技术设备的创新及计算机系统控制

在组织研究机电功能设计和工艺技术方案的设计时，技术人员要根据生产工艺特点，设计计算设备和系统的参数，最终完成单体生产线设备的选型，并进行系统的编程、施工和试验性调试。酸洗机组要随着冷轧技术不断发展进行不断改进创新，计算机系统的应用大大提升了酸洗机组的速度和产量，计算机和先进的控制、检测设备促进了酸洗机组的自动化全过程控制，带钢的品种、规格参数、酸洗液的浓度温度参数、酸洗的速度等方面都有计算机全程控制。

4.1多样性全自动设备控制

配置带钢对中装置：该装置能有效保证酸洗工艺段、带钢剪切及对中运行的稳定性；配置孔洞定位系统：自动跟踪、寻孔装置用来追踪带钢位置保证带钢稳定运行，控制停止位置的准确性；配置光电检测系统：保证酸洗的循环作业，采用温度、液位、导电率监测装置更好的配合石墨热交换器工作。

4.2工艺技术创新性发展

实现高强度产品的生产，主要是通过提高工艺设备和配置来实现，具体表现在提升漂洗水槽的级别，用单扇面式喷嘴代替漂洗水段原有的喷射梁和喷嘴大大提高了带钢的漂洗效果拉矫机的设置上用最新的电气式控制取代机械式控制；卷取器的设置上有单用型改为钳口和助卷两用型，实现设备的多功能使用。为实现有效检查热轧来料卷取机的卷轴内径设计上可采用两到三种内径轮换使用，实现自由转换的效果。

4.3 装备及技术创新

硬件配置、软件架构、编程调试、系统开发的自动化技术编程是由单位内部自主开发完成。平整机的设计上，取消了快开、快合比例系统，采用简洁方便有效的比例阀控制，同时在保证稳定控制的前提下，实用性的电磁阀系统适当性的使用，可以一定程度上降低成本。改善槽体防爆系统，冲洗阶段的控制设备得到加强，从环保角度做好循环利用这一点在对水利用上表现突出，实现对冷凝水和酸槽密封水的回收利用，酸雾净化塔预喷淋装置实现对酸水的直接循环再利用。

大型冷轧酸洗板生产系统集成技术在酸洗机组的设计过程中充分应用现代酸洗技术的发展、变化，结合计算机和先进的控制设备实现现代大型冷轧酸洗机组高速、高效发展。

5结语

大型冷轧酸洗板生产系统集成技术的应用越来越广泛，其发展前景也是极其客观的，但该项技术发展在我国还不是很成熟。需要结合运用实践和各冷轧厂酸洗板应用情况发展创新系统的运用，依靠原有技术工艺合理改进，科学合理设置促进大型冷轧酸洗板生产系统集成技术更好的发展和运用。

参考文献：

[4]适用于高附加值超薄热轧板的奥钢联酸洗生产线；Daniel Sylvain，Jose Antonio Conde， Jacques Leroyer.轧钢，2005.

[5] 陈永和，周铭，顾卫伟.国内外酸洗热轧板的生产及发展.上海金属，2007-9.