酸洗表面質(zhì)量提升研究與優(yōu)化

劉劍峰

（河北鋼鐵集團(tuán) 唐鋼高強(qiáng)汽車板有限公司，河北 唐山 063016）

隨著工業(yè)的發(fā)展，出于美觀、涂層等要求，優(yōu)良的表面質(zhì)量一直是鋼鐵企業(yè)追求的目標(biāo)，國內(nèi)寶鋼、首鋼等先進(jìn)冷軋企業(yè)正在進(jìn)行汽車板及高端家電板的大批量生產(chǎn)及供貨，但品種繁多，變化頻繁的生產(chǎn)現(xiàn)狀對酸洗表面質(zhì)量控制有著巨大的影響，在生產(chǎn)過程中存在諸多不穩(wěn)定因素，因此針對酸洗表面質(zhì)量還有大量優(yōu)化工作需要開展。

1 工藝流程簡介

酸洗段采用4 段隧道式酸洗槽，帶鋼在酸洗槽時(shí)，酸液從酸槽入口噴射梁沿帶鋼運(yùn)動方向往帶鋼上表面噴射，從出口噴射梁沿帶鋼運(yùn)動反方向往帶鋼上表面噴射，酸槽入口側(cè)面設(shè)置噴頭，側(cè)面噴頭將酸液直接噴在氧化鐵皮比較厚的帶鋼邊部，從而在帶鋼表面形成強(qiáng)紊流。作用后的酸液在重力作用下自動流回循環(huán)罐。附加的側(cè)面噴頭和帶鋼下面的導(dǎo)向裝置起到阻擋壩的作用，防止酸液被帶鋼帶出。

2 問題

唐鋼高強(qiáng)汽車板公司酸軋生產(chǎn)線當(dāng)工藝段速度過高時(shí)，會產(chǎn)生嚴(yán)重的欠酸洗缺陷，在下道工序缺陷會放大，直接造成產(chǎn)品降級，嚴(yán)重影響了高表面產(chǎn)品的生產(chǎn)和產(chǎn)線速度的發(fā)揮。

3 采取的措施

3.1 酸液溫度自動控制系統(tǒng)研究與優(yōu)化

唐鋼高強(qiáng)汽車板酸洗工藝段采取淺槽紊流式酸洗，酸洗槽分為4 段，酸液溫度通過換熱器控制，采用蒸汽加熱，通過調(diào)節(jié)蒸汽的進(jìn)氣量實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制，溫度值來自二級或操作人員根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)定。

酸液溫度與酸洗時(shí)間有著緊密的關(guān)系，通過實(shí)驗(yàn)得到曲線（見圖1）。由圖1 可知，當(dāng)酸液中Fe 離子濃度一定時(shí)，隨著酸液溫度的升高在一定范圍內(nèi)酸洗時(shí)間有著明顯的縮短，當(dāng)溫度升高到一定范圍內(nèi)對酸洗時(shí)間的影響逐漸減弱。因?yàn)橐环矫嫠嵋簻囟鹊纳哂欣谔岣咚嵯此俣?，減少酸洗時(shí)間；另一方面，隨著溫度的上升，酸液的蒸發(fā)量和所需熱能量也隨之增加，板帶表面的空氣流動將加速酸液的蒸發(fā)，容易使板帶表面產(chǎn)生缺陷[1]。

圖1 酸軋生產(chǎn)酸液溫度與酸洗時(shí)間的曲線

原來酸液設(shè)定溫度低，基本在75℃～80℃之間，在保持鐵離子濃度保持在120g/l 的情況下，酸洗時(shí)間超過50s，酸洗速度較低。酸液溫度升高有利于提高酸洗速度，減少酸洗時(shí)間。

經(jīng)過長時(shí)間對現(xiàn)場溫度的摸索，對酸液溫度和酸洗時(shí)間曲線的分析，決定提高四級酸洗溫度并采用階梯控制，由于1#酸槽位于酸洗段開端，帶鋼表面溫度低，在酸洗過程中酸液和帶鋼表面熱交換較快，所以酸液溫度最高，一般為85℃±1℃。通過1#酸槽后帶鋼表面溫度上升，熱交換速度變慢，所以后面的2#/3#/4#酸槽溫度設(shè)定值依次降低，2#酸槽為82℃±1℃，3#酸槽為80℃±1℃，4#酸槽為78℃±1℃。

3.2 優(yōu)化噴射壓力,增強(qiáng)紊流效果

酸槽噴射壓力控制由酸液循環(huán)泵進(jìn)行控制，循環(huán)泵泵速通過酸洗速度進(jìn)行控制，酸洗速度低于100m/min 時(shí)，循環(huán)泵泵速為75%，噴射壓力較低。紊流的形成依賴于酸槽內(nèi)酸液流動的速度，過低的噴射壓力使酸液流動緩慢，熱量，動量的傳遞效果較弱，對表面質(zhì)量尤其是帶鋼下表面產(chǎn)生負(fù)面影響。

圖2 噴射壓力優(yōu)化前后對比圖

通過提高酸液的噴射壓力，促進(jìn)物質(zhì)傳遞，提高帶鋼表面溫度，增強(qiáng)紊流效果，提升酸洗帶鋼表面質(zhì)量。在本生產(chǎn)線中，酸洗噴射通過提高循環(huán)泵的泵速實(shí)現(xiàn)，保證噴射壓力≥1.0bar，關(guān)系如下：

0 ＜v＜80m/min 時(shí)，泵速為85%

v＞80m/min 時(shí)，泵速為100%

3.3 FAPLAC系統(tǒng)應(yīng)用與優(yōu)化

酸洗段濃度控制采用FAPLAC 在線檢測系統(tǒng)自動控制，操作人員可在HMI 畫面上設(shè)定1#酸液濃度和鐵離子濃度，F(xiàn)APLAC 會按時(shí)抽取1#酸槽酸液檢測溫度、密度、電導(dǎo)率數(shù)值，通過計(jì)算機(jī)算法算出酸液的自由酸濃度和鐵離子濃度，和設(shè)定值進(jìn)行比對，當(dāng)自由酸濃度實(shí)際值小于設(shè)定值時(shí)，且鐵離子濃度大于設(shè)定值時(shí)，F(xiàn)APLAC 會控制廢酸泵排出酸液，降低1#酸罐液位，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為液位控制，新酸會在4#酸槽補(bǔ)充，當(dāng)FAPLAC自由酸濃度檢測值高于設(shè)定值后，廢酸泵會停止。此系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控酸液濃度，保證酸液濃度不會過低或過高。

圖3 噴射壓力優(yōu)化前后對比圖

以往生產(chǎn)過程中，F(xiàn)APLAC 檢測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，化驗(yàn)數(shù)值和檢測數(shù)值差距太大，酸液濃度無法精確控制，自動調(diào)整功能喪失，只能按產(chǎn)量進(jìn)行加排酸，沒有實(shí)時(shí)監(jiān)控，造成酸液濃度調(diào)整不及時(shí)，帶鋼表面形成過酸洗或欠酸洗缺陷。

現(xiàn)場對FAPLAC 進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)進(jìn)口經(jīng)常堵塞，造成儀器無法檢測，儀器顯示數(shù)據(jù)虛假，通過加裝過濾器，解決了管道堵塞問題。

圖4 管道內(nèi)雜質(zhì)

FAPLAC 酸液濃度的計(jì)算是用過檢查酸液電導(dǎo)率，酸液溫度和酸液密度，通過公式計(jì)算得出，3 個(gè)參數(shù)中任一參數(shù)不準(zhǔn)確均會造成檢測濃度不準(zhǔn)，現(xiàn)場電導(dǎo)率儀表長時(shí)間未清理，造成電導(dǎo)率檢測失效，影響檢測結(jié)果。清理了FAPLAC 系統(tǒng)電導(dǎo)率儀表，清理后酸值檢測基本貼合化驗(yàn)室數(shù)值。

目前采取酸值控制酸循環(huán)系統(tǒng),設(shè)定目標(biāo)值40g/L，檢測時(shí)間250s，沖洗時(shí)間120s。

圖5 過濾器

3.4 破鱗機(jī)延伸率優(yōu)化

酸軋產(chǎn)線設(shè)有1 臺拉矯破鱗機(jī)，最大延伸率3%，張力650KN。破鱗機(jī)的原理是利用帶鋼基體與表面氧化鐵皮材料性能的巨大差異，對帶鋼施加張力，并通過機(jī)械方法反復(fù)彎曲。相對于單一的輥式矯直機(jī)，經(jīng)過拉彎矯直機(jī)處理的帶鋼板形和表面外觀質(zhì)量均可得到更好的改善。

影響破鱗效果的工藝參數(shù)主要是延伸率和壓下量。為充分發(fā)揮破鱗作用，我們對破鱗機(jī)機(jī)的工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。延伸率和壓下量的變化都會對破鱗效果有一定的影響，當(dāng)延伸率保持一定時(shí)，增大壓下量可以提高破鱗效果；加大延伸率也可以提高破鱗效果，但延伸率增加到一定程度后，破鱗效果不會再有顯著改善。因此，我們針對不同的帶鋼厚度，在現(xiàn)場反復(fù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對破鱗拉矯機(jī)的工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。

表1 破鱗拉矯機(jī)的工藝參數(shù)

4 實(shí)施效果

相關(guān)措施目前已經(jīng)在唐鋼高強(qiáng)汽車板酸軋生產(chǎn)線已經(jīng)正式實(shí)施，酸洗表面問題得到有效解決，工藝段最高速度由原來的200m/min 提高到240m/min，生產(chǎn)節(jié)奏大幅提高。酸洗缺陷由原來的270t/年降低至零缺陷，極大的降低了因表面質(zhì)量問題造成的產(chǎn)品降級，提高了效益。通過對上述內(nèi)容的深入研究，唐鋼高強(qiáng)汽車板冷連軋機(jī)組在酸洗表面質(zhì)量得到了提升，由將酸洗缺陷產(chǎn)品數(shù)量降至零缺陷，通過深入開發(fā)與應(yīng)用，目前生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)全部應(yīng)用于酸軋產(chǎn)線，對于高等級表面產(chǎn)品的生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。累計(jì)創(chuàng)效97.2 萬元。

5 結(jié)語

本文以唐鋼高強(qiáng)汽車板產(chǎn)品質(zhì)量提升為出發(fā)點(diǎn)，通過對工藝參數(shù)、設(shè)備環(huán)境的分析，找出影響產(chǎn)品表面質(zhì)量的制約因素，有針對性的進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，有效保證了產(chǎn)品質(zhì)量。