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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公司为邯钢提供的公司为邯钢提供的 超浅槽紊超浅槽紊流盐酸酸洗线，是当今世界上最先进的盐酸酸流盐酸酸洗线，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，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公司在全世界已经建设了24套同套同类工艺酸洗线。类工艺酸洗线。今天，我就来给大家介绍一下我们酸洗线今天，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。的工艺特点和结构组成。前言目录
2、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酸洗的目标就是去除钢板表就是去除钢板表面的氧化铁皮，面的氧化铁皮，因此在介绍酸洗因此在介绍酸洗工艺之前，我想工艺之前，我想先给大家介绍一先给大家介绍一下，通常情况下下，通常情况下钢板表面氧化层钢板表面氧化层的结构。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，酸洗时发针对钢板表面氧化层的成份，酸洗时发生的主要化学反应如下：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
3、类情况如下：的不同，普遍认为的分类情况如下：深深槽槽酸洗酸洗酸槽深度为酸槽深度为2000mm左右左右浅槽酸洗浅槽酸洗酸槽深度为酸槽深度为600mm左右左右超浅槽酸洗超浅槽酸洗酸槽深度为等于或小于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酸洗的一个显而易见的结果就是槽内的酸液量大大减少。少。因此，板带的高速通过，再加上喷排和侧喷口的因此，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。而对作用，就更容易引起酸液产生较
4、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喷酸压力和流量的调整，就会很容易地控制紊流的强弱。弱。SMS Demag的酸洗工艺中喷酸的压力可达的酸洗工艺中喷酸的压力可达2.53bar，约是其竞争对手压力的，约是其竞争对手压力的10倍。高的喷酸压倍。高的喷酸压力保证了紊流度的最大值和较大的调整范围。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先选取一个静态的酸洗环境，大家就会看到如洗环境，大家就会看到如右图的一个反应分层。右图的一个反应分层。当板带运动起来时，当板带运动起来时，如果没有大的紊流效果，如果没有大的紊流效果，由于分子间作用力的影响，
5、由于分子间作用力的影响，反应层和临界层只是变薄，反应层和临界层只是变薄，而不能消除。而不能消除。要提高酸洗效率，就要提高酸洗效率，就要将这个反应的分层破坏要将这个反应的分层破坏掉，使新酸尽可能多地接掉，使新酸尽可能多地接触带钢。而较强的紊流效触带钢。而较强的紊流效果就能达到这个目的。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。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，其温度和同样的循环流量下，较
6、少的液体量，其温度变化显而易见地会更快一些。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在右图是一个氧化铁皮在盐酸中溶解时温度对溶解速盐酸中溶解时温度对溶解速率的影响曲线。率的影响曲线。有的人可能会问：有的人可能会问：“既既然高的温度时溶解速率高，然高的温度时溶解速率高，为什么还要调整酸洗的温度为什么还要调整酸洗的温度呢？用最高的温度追求最快呢？用最高的温度追求最快的酸洗速度不就行了吗？的酸洗速度不就行了吗？”这就要谈到这就要谈到HCl的挥发的挥发性、循环系统的造价、生产性、循环系统的造价、生产线的速度变化等因素了。线的速度变化等因素了。酸液温度酸液温度紊流度紊流度板带运行速度板
7、带运行速度需要的酸液温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。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、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。需要变更的时候。酸液温度酸液温度紊流度紊流度板带
8、运行速度板带运行速度需要的酸液温度需要的酸液温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，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，如增强的酸洗工艺不需添加任何额外的介质，如增强剂、抑制剂等。剂、抑制剂等。有些酸洗工艺需要这些添加剂，无疑是增加了酸有些酸洗工艺需要这些添加剂，无疑是增加了酸洗的成本。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
9、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、酸槽结构独特的酸槽结构酸洗段包括三个酸洗槽，每个酸槽长酸洗段包括三个酸洗槽，每个酸槽长30米。下面两图表示了一米。下面两图表示了一个酸槽的纵、横断面的结构。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，是两层耐酸砖酸液直接接触的部分，是两层耐酸砖(265mm)配合灰浆配合灰浆(共厚共厚150mm)砌成。其余部分是一
10、层耐酸砖砌成。其余部分是一层耐酸砖(70mm)砌成。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。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，每个酸槽有槽盖为分段式，每个酸槽有4个槽盖，液压动力开闭。分段式个槽盖，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。等优点。槽盖分为外盖和内盖。外盖材质为槽盖分为外盖和内盖。外盖材质为FRP。酸槽上沿设计有水槽，。酸槽上
11、沿设计有水槽，用于外盖罩上时的密封，以避免用于外盖罩上时的密封，以避免HCl气体外泄。气体外泄。浸没式内盖是浸没式内盖是SMS Demag公司的专利，与双层耐酸砖衬共同形公司的专利，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。内盖为挥发。内盖为PP材质，使用寿命长，而且利于保护板带表面。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。果，另外还可避免板带或内盖擦伤。
12、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。由于由于SMS Demag公司拥有公司拥有20多条酸洗线业绩，他们在这多条酸洗线业绩，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。条线的设计计算。这些业绩的经验和数学模型的应用实例之一，就是每个这些业绩的经验和数学模型的应用实例之一，就是每个槽中花岗岩支撑石条数量和位置的计算。这个计算保证了板槽中花岗岩支撑石条数量和位置的计算。这
13、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。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，每个酸槽有在我们的酸洗线上，每个酸槽有10个花岗岩支撑石条。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，对张紧装置中，而采用特殊的张力控制来
14、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。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，相对于其他公司的浅槽酸洗工艺，SMS Demag由于不需要另外由于不需要另外的回酸通道，因而酸槽更窄，更加有效地减少了酸液的挥发面积。的回酸通道，因而酸槽更窄，更加有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，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
15、和减少了备件量。同时酸槽变窄也使得槽盖变窄，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。相应降低，降低了投资成本。在我们的产品大纲中，有年产在我们的产品大纲中，有年产15万吨的硅钢产品。在万吨的硅钢产品。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。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。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
16、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采用了直径为16mm的大孔石墨换热器。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，称作公司酸洗工艺的酸液流动，称作“自然级流式自然级流式”。指的是在各个循环酸罐之间，酸液的流动是通过酸罐间直。指的是在各个循环酸罐之间，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。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
17、样的系统需要增加额外的泵和仪表，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。不仅增加了投资，也增加了维护的成本。“自然级流”Strip Processing Lines Division由于酸洗工艺的高效，所需的酸液量较少，循环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的容积。酸罐容积的增加不仅增加了HCl的挥发的挥发面积，而且还拉长了温度调节的周期。其结果无疑就面积，而且还拉长了温度调节
18、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。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，形成了环酸罐之间的级流，再加与酸再生系统的连接管路，形成了一个生产线的循环。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，这样升时，就启动泵输送
19、到酸再生，这样1酸罐的液酸罐的液位就会降低。由于位就会降低。由于“自然级流自然级流”，2酸罐液体流入酸罐液体流入1酸罐，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酸泵，将再生酸从酸再生的储酸罐泵送到3酸罐中。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（当酸洗线需要短时间（30120秒）停车时，酸液就会自秒）停车时，酸液就会自动切换到如图的动切换到如图的“小循环小循环”进行保温循环，以避免酸槽中的进行保温循环，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板带过酸
20、洗。等操作条件得到满足时，循环系统会自动切换到正常的循环回路进行生产。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当生产线出现停车需要超过120秒时，酸槽就要进行快速秒时，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，酸槽就会被排分钟之内，酸槽就会被排空，以减少酸液对板带的侵蚀。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三个酸槽同酸罐间的循环能力均可达到170m3/h，这意味，这意味着酸槽中的液体每个小时要循环近着酸槽中的液体每个小时要循环近8次。次。1酸槽在酸洗工艺中的作用主要是加热板带，使板带温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，最大加热能力可达的石墨换热器，最大加热能力可达480吨吨/小时，这是小时，这是酸洗线最大过钢能力的保证。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。