1、酸洗工艺原理及结构 邯钢冷轧项目酸轧联合机组 设备材料组设备材料组 SMS Demag公司为邯钢提供的 超浅槽紊流盐酸酸洗线，是当今世界上最先进的盐酸酸洗工艺之一。值得一提的是，其先进性并不意味着此工艺的不成熟，在我们这条生产线之前，SMS Demag公司在全世界已经建设了24套同类工艺酸洗线。今天，我就来给大家介绍一下我们酸洗线的工艺特点和结构组成。前 言 目 录?酸洗工艺?酸槽结构?酸液循环 一、酸洗工艺 氧化层的构成 酸洗的目标就是去除钢板表面的氧化铁皮，因此在介绍酸洗工艺之前，我想先给大家介绍一下，通常情况下钢板表面氧化层的结构。酸洗时发生的主要化学反应 针对钢板表面氧化层的成份，酸洗
2、时发生的主要化学反应如下：为什么叫超浅槽酸洗？纵观世界上酸洗工艺的发展，其中一个重要特征是酸槽深度的变化。根据酸槽深度的不同，普遍认为的分类情况如下：?深槽酸洗 酸槽深度为 2000mm左右?浅槽酸洗 酸槽深度为600mm 左右?超浅槽酸洗 酸槽深度为等于或小于200mm 超浅槽酸洗优势之一：易控制的强紊流 在酸洗槽宽度和长度相对固定的情况下，超浅槽酸洗的一个显而易见的结果就是槽内的酸液量大大减少。因此，板带的高速通过，再加上喷排和侧喷口的作用，就更容易引起酸液产生较强的紊流效果。而对喷酸压力和流量的调整，就会很容易地控制紊流的强弱。SMS Demag 的酸洗工艺中喷酸的压力可达2.53bar
3、，约是其竞争对手压力的10倍。高的喷酸压力保证了紊流度的最大值和较大的调整范围。酸洗中紊流的必要性 先选取一个静态的酸洗环境，大家就会看到如右图的一个反应分层。当板带运动起来时，如果没有大的紊流效果，由于分子间作用力的影响，反应层和临界层只是变薄，而不能消除。要提高酸洗效率，就要将这个反应的分层破坏掉，使新酸尽可能多地接触带钢。而较强的紊流效果就能达到这个目的。超浅槽酸洗优势之二：快速的温度调整 还是因为所需酸液量的减少，超浅槽酸洗工艺自然而然地具有了此优势。进一步说明的话，就是在同样的加热能力和同样的循环流量下，较少的液体量，其温度变化显而易见地会更快一些。酸液温度的调整 右图是一个氧化铁皮
4、在盐酸中溶解时温度对溶解速率的影响曲线。有的人可能会问：“既然高的温度时溶解速率高，为什么还要调整酸洗的温度呢？用最高的温度追求最快的酸洗速度不就行了吗？”这就要谈到HCl 的挥发性、循环系统的造价、生产线的速度变化等因素了。酸液温度 紊流度 板带运行速度 需要的酸液温度 酸洗中速度、温度和紊流度的关系 谈完超浅槽紊流酸洗的两个主要优势之后，再来看看在应用中的综合效果，这是其工艺优越性的具体体现。一定规格的板带，酸洗中就需要相应的板带速度、酸液紊流度和酸液温度，这是各种不同酸洗工艺中共同的要求。而超浅槽紊流酸洗的优势就是体现在这些参数需要变更的时候。酸液温度 紊流度 板带运行速度 需要的酸液温
5、度 不需任何额外的介质 由于超浅槽紊流酸洗工艺高效的控制能力，SMS Demag 的酸洗工艺不需添加任何额外的介质，如增强剂、抑制剂等。有些酸洗工艺需要这些添加剂，无疑是增加了酸洗的成本。超浅槽酸洗其他优势 超浅槽酸洗用酸量的减少，还带来了诸如酸洗线紧急停超浅槽酸洗用酸量的减少，还带来了诸如酸洗线紧急停车时酸槽排空快、生产线停车后再起动速度快和工作中酸雾车时酸槽排空快、生产线停车后再起动速度快和工作中酸雾挥发少等优势。由于强紊流的效果，使酸液可以充分进行反挥发少等优势。由于强紊流的效果，使酸液可以充分进行反应，减少了盐酸的浪费并减轻了应，减少了盐酸的浪费并减轻了ARP 的负荷。的负荷。二、酸槽
6、结构 独特的酸槽结构 酸洗段包括三个酸洗槽，每个酸槽长30米。下面两图表示了一个酸槽的纵、横断面的结构。酸槽是钢板衬橡胶并内砌耐酸砖的结构。对于耐酸砖衬，在与酸液直接接触的部分，是两层耐酸砖(265mm)配合灰浆(共厚150mm)砌成。其余部分是一层耐酸砖(70mm)砌成。两层耐酸砖结构的优点在于提高了酸洗线安全运行的系数，也就是说缩短了事故停机的时间，减少了相应的产量损失。槽盖为分段式，每个酸槽有4个槽盖，液压动力开闭。分段式槽盖具有液压机构能力需求小、制作工艺相对简单、维护比较方便等优点。槽盖分为外盖和内盖。外盖材质为FRP。酸槽上沿设计有水槽，用于外盖罩上时的密封，以避免HCl气体外泄。
7、浸没式内盖是SMS Demag 公司的专利，与双层耐酸砖衬共同形成了板带通过的酸洗通道，减少了酸液与空气的接触从而减少了HCl挥发。内盖为PP材质，使用寿命长，而且利于保护板带表面。内盖是挂在外盖内部的，这种连接方式一方面可以保证密封效果，另外还可避免板带或内盖擦伤。为了加强酸液的紊流效果，并保证板带在任何速度为了加强酸液的紊流效果，并保证板带在任何速度下都能浸没在酸液中，酸槽的两侧还设有三个侧喷口。下都能浸没在酸液中，酸槽的两侧还设有三个侧喷口。由于SMS Demag公司拥有20多条酸洗线业绩，他们在这些业绩的基础上创建了一个酸槽结构的数学模型，用于每一条线的设计计算。这些业绩的经验和数学模
8、型的应用实例之一，就是每个槽中花岗岩支撑石条数量和位置的计算。这个计算保证了板带在酸槽中不再需要另外的任何支撑，既减少了板带表面划伤的可能，又减少了那些不必要的维护工作。在我们的酸洗线上，每个酸槽有10个花岗岩支撑石条。SMS Demag紊流酸洗工艺要求板带在一个很高的单位张力作用下，无垂度地通过酸槽。也就是说，不需要为了使板带浸没在酸液中，而采用特殊的张力控制来产生板带的垂度。这样，对张紧装置的数量也可以相应减少，从而降低了投资成本。很明显，需要进行垂度控制也是其他公司酸洗工艺的槽深不能太小的原因。相对于其他公司的浅槽酸洗工艺，SMS Demag由于不需要另外的回酸通道，因而酸槽更窄，更加有
9、效地减少了酸液的挥发面积。酸槽变窄，同时也使得酸洗段和漂洗段可采用同样长度的挤干辊，降低了操作成本和减少了备件量。同时酸槽变窄也使得槽盖变窄，结果是打开槽盖维护时设备的最高点得以降低，使得厂房高度可以相应降低，降低了投资成本。在我们的产品大纲中，有年产15万吨的硅钢产品。在SMS Demag 公司的酸洗工艺中，还有两点是对硅钢生产比较有利的结构。一是由于酸液能力的增强，取消了每个酸槽入出口的下喷排。另外就是为了加大酸液的流量以保证强的紊流效果，循环回路上采用了直径为 16mm的大孔石墨换热器。三、酸液循环 SMS Demag 公司酸洗工艺的酸液流动，称作“自然级流式”。指的是在各个循环酸罐之间
10、，酸液的流动是通过酸罐间直接连接的管路，在重力作用下，自然形成的流动。其竞争对手的酸洗工艺中，循环酸罐间酸液的流动是依靠泵强制输送来实现的。这样的系统需要增加额外的泵和仪表，不仅增加了投资，也增加了维护的成本。“自然级流”由于酸洗工艺的高效，所需的酸液量较少，循环罐的容积仅需为330m3。其竞争对手的系统中，循环酸罐则需要多出至少30%的容积。酸罐容积的增加不仅增加了HCl的挥发面积，而且还拉长了温度调节的周期。其结果无疑就是需要一个较大的酸雾排放系统、增加了盐酸的消耗和提高了出现过酸洗缺陷的可能性。酸液的流动方向，与板带运行的方向是相反的。三个循环酸罐之间的级流，再加与酸再生系统的连接管路，
11、形成了一个生产线的循环。ARP 生产线级的酸液循环 在这个循环中，在这个循环中，1酸罐的液体经检验含铁离子达到酸罐的液体经检验含铁离子达到110 到到 130 克克/升时，就启动泵输送到酸再生，这样1酸罐的液位就会降低。由于“自然级流”，2酸罐液体流入 1酸罐，3酸罐液体流入酸罐液体流入2酸罐。酸罐。3酸罐的液位降低会触发一台供酸罐的液位降低会触发一台供酸泵，将再生酸从酸再生的储酸罐泵送到3酸罐中。ARP?循环条件 酸槽与循环酸罐间的循环 当酸洗线需要短时间（30120秒）停车时，酸液就会自动切换到如图的“小循环”进行保温循环，以避免酸槽中的板带过酸洗。等操作条件得到满足时，循环系统会自动切换
12、到正常的循环回路进行生产。小循环 当生产线出现停车需要超过120秒时，酸槽就要进行快速排空了。快速排空是打开酸槽底部的排放阀门，通过重力作用使酸槽中的酸液流回到酸罐中。在3分钟之内，酸槽就会被排空，以减少酸液对板带的侵蚀。快速排空 ARP?三个酸槽同酸罐间的循环能力均可达到170m3/h，这意味着酸槽中的液体每个小时要循环近8次。1酸槽在酸洗工艺中的作用主要是加热板带，使板带温度尽快达到酸洗工艺的要求。因此，其循环系统中配有三个1800kW的石墨换热器，最大加热能力可达480吨/小时，这是酸洗线最大过钢能力的保证。到此告一段落！由于准备得较仓促，讲得比较粗浅，敬请原谅。谢谢大家的关注，并请批评指正。
