塔式酸洗機

圖1所示為塔式酸洗裝置的示意圖。酸洗塔是由各耐酸部分密封組合而成的。當帶鋼在密閉的塔內(nèi)上下運動時，用鹽酸溶液酸洗它的兩面。不斷更換的酸液順帶鋼高速流下，使酸洗時間大為縮短。由于應(yīng)用了密封結(jié)構(gòu)的塔、較高的酸洗溫度和濃度，因而使酸洗周期降低到35秒以下。鹽酸的鐵鹽是易溶的，很容易洗掉，所以帶鋼酸洗后能獲得特別清凈的表面。在塔上設(shè)有入孔，以便進到酸洗區(qū)的任何部位。同時還沒有窺視孔，以便觀察工作情況。塔式酸洗方法是化學工作者Ruthner發(fā)明的。在本裝置中按沒有破鱗機或二輥軋機，以進行帶材的予先機械處理。

全部再生鹽酸過程的成功發(fā)展，有可能回收使用過的鹽酸，以便使酸液的消耗和回收損失降到最低的限度。塔式酸洗裝置具有一個特殊構(gòu)造的酸液分離器，與酸洗裝置構(gòu)成了一個“有封閉循環(huán)回路的酸液循環(huán)系統(tǒng)”，即所謂“有封閉循環(huán)回路的塔式酸洗裝置”。

酸洗時產(chǎn)生的氯化鐵熱分解成氧化鐵稱鹽酸。鹽酸同氧化鐵分離之后，被送到酸洗回路中;氧化鐵是純凈的很容易銷售出去。況且，保持恒定的酸洗條件（酸液的濃度和溫度不變），就可以使酸液消耗量最少 。

具有循環(huán)回路再生酸液的塔式酸洗裝置，是軋制生產(chǎn)中的一項重大成就。正在運轉(zhuǎn)的這類裝置，多用于生產(chǎn)寬80-1600毫米的帶鋼。通過裝置的速度為12-200米/分，生產(chǎn)能力為2 -150噸/小時 。2100433B

自1959年第一臺塔式酸洗裝置投產(chǎn)以來，其數(shù)量在逐漸地增加。美國建造了兩臺產(chǎn)量為100-125噸/小時酸洗帶鋼寬度為1500毫米的大型塔式酸洗裝置。美國正在制造以下兩臺酸洗裝置:一臺產(chǎn)量為45噸/小時另一臺是為加拿大制造的，產(chǎn)量為150噸/小時，酸洗帶鋼寬度為1850毫米。應(yīng)當指出：這種新的酸洗方法也適用于應(yīng)用高效率連續(xù)硫酸酸洗裝置的地方。這種酸洗裝置比一般的酸洗裝置有較好的酸洗質(zhì)量和經(jīng)濟效果 。

通過不斷的研究和試驗，可使酸洗裝置和工藝規(guī)程更完善，使之既具有很大的經(jīng)濟性，又具有工業(yè)的可靠性。即使是清洗帶鋼后的水溶液，也不能拋棄，應(yīng)當把它送到同收裝置中去。根據(jù)實際的操作經(jīng)驗，塔式酸洗裝置具有以下優(yōu)點：

1.酸洗時所形成的鐵鹽，自始至終地可溶于酸洗和清洗的過程中。非清洗的問題，如同在一般的硫酸酸洗裝置中存在著硫酸鐵的非清洗問題一樣。

鹽酸溶解了帶鋼表面的氧化鐵皮后，不會留下殘渣。與硫酸相比，鹽酸對材料基體有較低的腐蝕程度，所以金屬的腐蝕損耗較低。從鹽酸中分離出的氫比硫酸的低，所以具有較小的酸洗脆性。結(jié)果，得到了比較好的帶鋼表面，為以后的加工工序，特別是鍍鋅和鍍錫等工序的進行創(chuàng)造了良好的條件。

2.回收過程的副產(chǎn)品（氧化鐵）不溶于水，所以很容易清理。由于鹽酸全部被同收，不需要進行中和處理，因而既無殘渣和一水化物，又無七水化物。特殊設(shè)計的清洗裝置，使剩余的酸性清洗水溶液可做為一般酸洗裝置的餾分物。

3.酸洗塔占有相當于一般酸洗槽的場地，所以可節(jié)省很多車間面積;同時，其總長度也減少了30-50%。一般地說，包括建筑物在內(nèi)的塔式酸洗和鹽酸（HCl）更新裝置，比帶有回收或中和處理的臥式酸洗裝置所需的主要費用要低。

4.同一般的硫酸酸洗裝置比較起來，塔式酸洗裝置只要加熱酸液的餾分物就可以了，所以塔式酸洗裝置很快就可以進入酸洗的操作過程。顯然，加熱費用是較低的。

5.當機組停車時，酸洗溶液便自動停止輸送，因而就避免了帶鋼過酸洗。

6.由于低溫酸洗和需要少量的酸洗，使酸的成本和蒸汽消耗降低；沒有酸洗的殘渣，減少了操作工人，結(jié)果，使酸洗成本降低25-30%。一個這樣的機組，酸洗每一噸帶鋼能節(jié)約0.8美元。

7.在不改變機械設(shè)備的情況下，用增加塔的高度，就能很容易地提高塔式酸洗裝置的生產(chǎn)能力。

塔式酸洗的另一個最大優(yōu)點是能用活套形成器代替活套坑，從而避免了對帶鋼的擔傷。機粗的頭部與尾部設(shè)備和一般的臥式硫酸酸洗裝置的相類似。Ruthner塔式酸洗裝置采用鹽酸酸洗，其酸洗帶材的表面質(zhì)量比用硫酸酸洗的好。由于鹽酸的有害蒸汽價格較貴，以及缺乏類似于從硫酸溶液中分離出硫酸鐵一樣的酸液再生的成功方法，所以就妨礙了鹽酸酸洗方法的普遍采用 。

推拉式酸洗機組中的大部分設(shè)備(如開卷機、卷取機、橫切剪、圓盤剪及碎邊剪等) 與連續(xù)酸洗機組和其他帶鋼作業(yè)線相同, 推拉式酸洗機組中較特殊的設(shè)備有如下幾部分:

1　入口夾送矯直機

推拉式酸洗工藝對來料帶鋼的板型要求較高,無論是在穿帶還是正常酸洗過程中, 一般都將帶鋼全長在機組頭部的夾送矯直機中矯平, 而不象連續(xù)酸洗機組那樣只需矯平帶鋼頭部, 所以一般需設(shè)7個或更多的矯直輥。另外, 推拉式酸洗機組入口夾送矯直機還有分割張力(為開卷機提供開卷張力)和破鱗(通過對帶鋼的反復(fù)彎折使帶鋼表面的鐵鱗薄膜出現(xiàn)裂紋或剝落, 提高酸洗效率) 作用。

ANDR ITZ設(shè)計了一種專門用于推拉式酸洗機組的夾送矯直機, 由于推拉式酸洗機組處理帶鋼厚度范圍大, 所以該矯直機當帶鋼厚度大于3 mm時用5輥矯直, 此時前面4個小直徑矯直輥不工作;當帶鋼厚度小于3 mm時采用9輥矯直, 即9個矯直輥全部投入工作。

2　切角剪

切角剪是推拉式酸洗機組特有的設(shè)備, 其目的是使帶鋼便于穿帶。切角剪的設(shè)置有兩種: 一種是既有切頭剪, 又有切角剪; 另一種是設(shè)置一臺多功能剪切機, 既能切頭又能切角。該剪機裝在可旋轉(zhuǎn)的臺子上, 旋轉(zhuǎn)臺固定在基礎(chǔ)上; 通過液壓裝置驅(qū)動旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn), 先剪切帶頭, 之后向右旋轉(zhuǎn)45°剪切帶鋼右角, 再向左旋轉(zhuǎn)90°剪切帶鋼左角。剪切機上下剪刃之間傾角為2°～3°。

3　縫合機

隨著現(xiàn)代熱連軋技術(shù)的發(fā)展, 熱軋帶鋼厚度越來越薄(邯鋼CSP熱連軋帶鋼厚度保證值為1.2mm, 連軋第6架投入后可望達到018 mm) , 這就給推拉式酸洗機組的穿帶造成很大困難。對此, 簡單而有效的解決辦法是在機組入口段設(shè)置一臺縫合機。目前, 邯鋼酸洗鍍鋅廠就采用了此方案, 使用效果良好。

縫合機類似于設(shè)有凸模和凹模的沖床, 可以是電動曲軸式或液壓式。帶鋼需連接時, 前卷帶尾和后卷帶頭重疊100 mm, 縫合機將相疊帶鋼沖壓成小波浪形, 形成10余條平行的縱向沖縫, 只需2 s即可將前后帶鋼緊緊縫合。帶鋼經(jīng)酸洗、漂洗、烘干后即由出口段的橫切剪將縫合縫切除。試驗發(fā)現(xiàn), 縫合強度不低于焊接強度。

縫合機是否使用取決于帶鋼厚度和酸槽長度,一般帶鋼厚度小于1.2～1.5 mm則需使用縫合機。

為防止縫合縫劃傷襯膠的夾送擠干輥, 應(yīng)設(shè)置縫合縫自動跟蹤系統(tǒng), 在縫合縫通過襯膠輥時快速抬輥放過縫合縫。據(jù)魯斯納公司介紹, 雖然縫合操作時間短, 增加了輔助時間, 由此造成生產(chǎn)率降低約7%。

4　酸洗段

推拉式酸洗機組酸洗段的設(shè)計均采用分段串級逆流方式, 即帶鋼運行方向與酸液流動方向相反。一般每個酸槽都有其獨立的循環(huán)系統(tǒng), 成為一個獨立的循環(huán)段; 也可以兩個酸槽共用一套循環(huán)系統(tǒng)而成為一個循環(huán)段。各循環(huán)段的酸液均可向上一級逆流, 新酸從最后一個循環(huán)段補充, 廢酸由第一個循環(huán)段排出。由前向后, 酸液濃度(即游離酸含量)逐漸提高, FeCl2 濃度(即鐵離子含量) 逐漸降低。

由于1 #酸循環(huán)段中帶鋼溫度較低, 所以一般其溫度和供酸流量均高于其他酸循環(huán)段。酸槽結(jié)構(gòu)的設(shè)計各公司雖不盡相同, 但其設(shè)計思想都是在節(jié)省能耗和酸耗的前提下增強酸洗效果, 并利于穿帶。以魯斯納公司為例, 該公司酸槽結(jié)構(gòu)采用高紊流淺槽設(shè)計, 酸液液面高度僅200 mm。由酸槽底部和側(cè)面注入酸液, 利用帶鋼運行的能量可產(chǎn)生酸液的高紊流強度, 增強酸洗效果。這種方法不需要很高的進酸壓力, 而需要較大的流量; 與傳統(tǒng)的噴淋式酸洗相比, 省去了高壓酸泵、噴嘴等設(shè)備的投資和維護。由酸槽底部注酸可以用大流量的酸液托住帶鋼, 防止帶鋼表面接觸槽底而劃傷, 并利于穿帶; 側(cè)面注酸可以提高邊部酸液的紊流強度, 增強帶鋼邊部酸洗效果。

為了利于穿帶, 酸槽底部入、出口均有花崗巖制成的導向臺, 出口設(shè)置頂部導向板, 且酸槽內(nèi)腔寬度尺寸向出口方向逐漸減小。酸槽的長度取決于機組產(chǎn)品規(guī)格中最薄帶鋼的厚度和是否設(shè)置縫合機。一般酸槽長度為11 ～20 m, 帶鋼越薄, 酸槽越短。

5　漂洗段

推拉式酸洗機組的漂洗段均采用分段逆流串級漂洗, 即帶鋼運行方向與漂洗水流動方向相反。每個漂洗段均有其獨立的循環(huán)系統(tǒng), 各漂洗段的漂洗水均可向上一級逆流。新水從最后一個漂洗段補充, 含酸廢水由第一個漂洗段排出。由前向后, 氯離子濃度逐漸降低。

漂洗槽結(jié)構(gòu)的設(shè)計各公司基本相同, 每個漂洗槽帶鋼通過位置上下均設(shè)有噴射梁向帶鋼表面噴淋漂洗水。為防止穿帶時帶鋼撞壞噴射梁, 一般均將其設(shè)置在花崗巖制成的導向石凹槽內(nèi)。

在縫合作業(yè)或事故狀態(tài)時帶鋼在漂洗段中停留, 漂洗水始終噴淋在帶鋼的某一位置會使帶鋼表面產(chǎn)生褐色斑跡, 即所謂停車斑。原來處理該問題的方法是在漂洗水中加入一種化學溶劑, 魯斯納公司最近開發(fā)出一種新的解決辦法, 即在帶鋼停止運行或速度低于10 m /min時, 漂洗水將在10 s內(nèi)自動浸沒帶鋼以阻止停車斑的產(chǎn)生, 但一般停車時間不得超過5 min。

6　夾送擠干輥

在推拉式酸洗機組化學工藝段各酸洗槽和漂洗槽之間均設(shè)有夾送擠干輥, 一般在酸洗段和漂洗段的出口各設(shè)置一組雙擠干輥。其作用除夾送帶鋼外, 還可防止各槽之間介質(zhì)串流, 保證各槽之間介質(zhì)的設(shè)定濃度。

擠干輥表面襯有耐酸橡膠, 同時兩端的輥頸處設(shè)置兩個凸起部, 其作用一是避免酸液順著輥頸流到兩端軸承內(nèi)腐蝕機件; 二是與附在槽體上的用耐酸材料制成的密封板共同組成迷宮式密封裝置, 以阻止大氣進入處于負壓狀態(tài)下的酸洗槽中。擠干輥上輥可利用氣缸升降, 以使其在穿帶和過縫合縫時抬輥。擠干輥一般為下輥傳動, 也可以上下輥均傳動。為防止帶鋼跑偏, 擠干輥的安裝精度要求較高, 其水平度和平行度誤差均不得超過015 /1000;另外, 要求相鄰兩組擠干輥若有因安裝引起的在水平面內(nèi)的不平行誤差, 其傾斜方向不得一致。擠干輥一般設(shè)計成整體式, 以易于快速更換。

7　出口段張力裝置

由于帶鋼在化學工藝段中張力較小, 而卷取機所需的卷取張力很大, 所以在推拉式酸洗機組的出口段均應(yīng)設(shè)置為卷取機提供前張力的張力裝置。由于推拉式酸洗是單卷生產(chǎn), 每次均需穿帶作業(yè), 張力裝置的設(shè)計必須滿足穿帶要求, 該張力裝置的中間輥為可升降的, 穿帶時升起, 然后降下, 使中間張力輥包角達到180°, 兩側(cè)張力輥包角達到90°,為卷取機提供足夠的卷取張力。

出口段張力裝置也可以設(shè)計成擺動抬起穿帶或夾送輥型張力輥等多種形式 。

酸洗卷板溶解作用

feo 2hcl=fecl2 h2o

fe2o3 6hcl=2 fecl3 3h2o

fe3o4 8hcl=2fecl3 fecl2 4h2o

酸洗卷板機械剝離作用

酸液通過氧化鐵皮的裂縫和孔隙與氧化鐵皮中的純鐵和基鐵反應(yīng),產(chǎn)生氫氣,由于氫氣產(chǎn)生的膨脹壓力把氧化鐵皮從鋼材上剝離下來，hcl酸洗時有33%的氧化皮是靠機械剝離作用去除的：

fe 2hcl=fecl2 h2 （ 反應(yīng)較弱）

由于金屬鐵的溶解速度遠遠大于其它氧化物的溶解速度，所以機械剝離在酸洗過程中起著很大的作用。但是，過多的反應(yīng)會使酸與基鐵損失過多，同時由于氫擴散進入基鐵而產(chǎn)生氫脆造成鋼材酸洗不均勻而改變其物理性能，所以控制酸洗時間也非常重要。

酸洗卷板還原作用

金屬鐵與hcl作用而析出氫，氫原子很活潑，并且有很強的還原能力，它可將高價鐵的氧化物和高價鐵鹽還原成易溶于酸的低價鐵的氧化物及低價鐵鹽，從而提高氧化鐵皮的溶解速度：

fe3o4 h2 3 feo h2o

fe2o3 h2 2 feo h2o