大型冷軋酸洗板生產系統集成技術的改革創新應用

石劍利

【摘 要】隨著汽車、家電、輕工等高端市場的不斷發展，對大型冷軋酸洗板生產系統的依賴程度越來越高，傳統的冷軋廠設備陳舊，大型冷軋酸洗板生產系統的工藝及設備的自主創新工作勢在必行。本文主要結合當前冷軋酸洗板生產系統存在的問題進行分析，分析大型冷軋酸洗板生產系統集成技術在工、裝備、技術等方面的特點和優勢，促進對老機組實施技術改革。

【關鍵詞】大型冷軋酸洗板 設備 工藝 技術

近年來隨著各大冷軋廠不斷深入的技術改造，使得軋機的生產能力得到大幅提升，其配套的酸洗機組必然要進行改革創新，新的更加完整、更加環保、更高自動化程度的酸洗機組才能適應大型冷軋廠的需求。

1酸洗板概念及生產機組分類簡介

酸洗板卷以優質熱軋板卷為原料，在酸洗機組上，主要經酸洗去掉帶鋼表面的氧化鐵皮、切邊、平整及涂油等工序處理后得到的酸洗板卷，它除作各類冷軋板帶產品，熱軋板熱鍍鋅產品以及焊管產品的原料鋼卷外，各部門還能直接用作各類商品板材，用途廣泛。

酸洗板卷在國內外得到很大發展。國內生產雖說起步較晚，但目前也有很大的發展。

酸洗機組有如下三種分類：連續式酸洗機組；推拉式酸洗機組；酸洗熱軋板熱鍍鋅機組。

連續式酸洗機組是酸洗板生產的一類主要機組，產量高、產品厚度較薄、大批量生產一般采用這類型式。推拉式酸洗機組也是酸洗板生產的一類較為主要的機組型式。產品厚度較厚、強度高、產量低或規模適中的，一般選用這類型式。酸洗板熱鍍鋅機組是指把酸洗與熱鍍鋅聯合而成為酸洗熱軋板熱鍍鋅機組。該類機組雖然節省投資，適于生產一定量的酸洗板，但是，該類方式，酸洗板和熱軋熱鍍鋅板生產會相互影響、制約。

連續式酸洗機組較其他類型，優勢明顯，國內新建或改造的酸洗大部分為此類機組，其集成創新應用同時也是本文著重敘述的重點。

2當前冷軋酸洗板生產系統存在問題分析

2.1酸洗不凈的現象

這是很多企業在酸洗過程中遇到的問題，主要的表現在相同的酸洗條件下，酸洗過的產品帶鋼上會出現整條均勻分布的帶狀條紋或成波浪形或成直線型，后期會出現發黑發暗的現象，使冷軋后的表面質量直接受到影響。實驗表明酸洗不凈的直接原因是殘留元素砷、銅的存在，尤其是砷的氧化物直接影響到酸洗的質量使帶鋼表面產生比較蓬松的黑色條紋有時甚至伴有大量的空洞，這也成為提高冷軋產品質量的瓶頸。

2.2設備老化、備件準備困難

很多大型冷軋廠的酸洗生產線配置的拉矯機只有破磷功能正常，但矯直能力沒法保證，酸洗過后的帶鋼表面質量不平整，板型出現偏差，機組故障發生率高，作業率和產能也會受到極大影響，機組的穩定運行都無法保證。設備能力及裝備水平跟不上更新換代的節奏，在制造產品的生產規格上就會受到限制，無法滿足汽車、家電高端市場的需求。

3針對問題對酸洗板的設備選擇、工藝與裝備進行改進與創新

針對上述大型冷軋酸洗板生產系統集成技術存在的問題對酸洗板機組的工藝和設備進行改革勢在必行，經研究采取以下改進手段并取得良好效果。

3.1 材質工藝改進

為了改善酸洗段酸氣的吸收效率和吸收量，防止和減少酸氣在現場外漏，增加了預防噴淋裝置，加大酸霧吸收塔的直徑。為了有效降低槽體本身受熱變形，采用冷凝水罐加熱代替原來有的槽內加熱的方式。

在提高帶鋼的漂洗效果上，充分利用扇面式噴嘴的優勢，改善了漂洗水段噴射梁和噴嘴的噴射有限性，將原有漂洗水槽進行全面升級，采用淺槽酸洗機組，淺槽酸洗機組并不完全拋棄原有的深槽酸洗的工藝而是在原有基礎上進行創新主要表現在：保證各槽之間的濃度差異，嚴格區分各槽之間不同濃度的酸洗液，進行串列式設置這樣避免了像深槽那樣酸洗液溢流通過，同時酸槽之間用小收集槽和刮酸輥鏈接，刮酸輥可以有效刮掉帶鋼表面的酸洗液避免其流入下一個串列的酸洗槽中而是被分放到小收集槽內。這是一個工藝的創新型應用：淺槽結構創造有利條件提高酸洗速度，深槽結構帶鋼對隔酸墻的磨損更大，因為它采用的是帶鋼垂度調節和帶鋼夾緊裝置以及帶鋼提升系統裝置，而在淺槽中帶鋼的酸洗基本上是沿著槽底部進行的，張力相對更小，騎墻石的使用壽命得到很好的延長，且張力便于控制從而酸洗速度加快安全性提高事故減少。

再循環酸罐的配置，淺槽特有的再循環酸罐有效提高了機組作業率提高了酸洗液的利用率，便于事故處理和縮短處理事故時間，酸罐設置之間用管線鏈接保證高濃度算也順利流向低濃度的酸罐，在梯流的過程中配備石墨熱交換器，酸洗液及時加熱，保持酸液溫度的穩定性，開機時能使酸液較快達到額定溫度投入運行，節省整體的酸洗時間，酸洗罐的連接線上是裝有截止閥的防止各罐酸洗液之間發生混合交叉，在發生意外情況時酸洗液可以很快流入到在循環的酸洗罐中避免浪費更重要的是保證帶鋼得到適度的酸洗，主要的循環模式就是酸洗液經過酸槽，流入酸罐在經過石墨進行熱交換在流入下一酸槽的過程達到完整循環。這樣的酸洗工藝表現出極強的生命力極大迎合了現代高速、自動化的酸洗要求。

在酸洗槽和漂洗槽的材質上使用新型材質PPH，之前使用的鋼襯膠抗腐蝕效果差，維修且成本高，而新型材料則是在這方面有絕對優勢，通過在槽體雙側側壁上連接管道的方式實現酸槽間酸液有序逐級流溢。考慮到在酸洗過程中槽體的表面帶鋼材料容易氧化程鐵皮影響酸洗效果，采用逆流循環的方式取代原槽體內的酸液順序流淌循環的方式，這種方式可以有力沖擊氧化后的鐵皮導致其脫落，達到提高酸洗效率的作用。

酸洗工藝上進行卓有成效的調整，酸洗過程中會產生大量的氫氣，氫氣大量聚合，若難以排出則會造成爆炸事件，這一直是酸洗階段的技術難題，為讓氫氣更好的排出避免其聚合，在酸槽與漂洗水槽之間的蓋子上鑿孔同時加上防爆板，按照酸槽規格差異適當增加排煙風機流量，可以有效降低危險事件的發生。水泵空轉易造成漂洗水槽火險的發生，在沖洗階段就要加強流量的監控設置流量計和聯鎖。

3.2 平整機的位置和輥數設計

平整機是用來改善產品板面質量和改變板面光潔度的，同時消除一定的應力和屈服平臺，在一定程度上改善板型。平整機的輥數設置上要根據大型冷軋廠的軋輥尺寸來決定，充分考慮軋輥的通用性，還要考慮機組的位置，一般在烘干機之后和出口活套之前設置四輥機組，為快速換輥單支撐輥傳動，非常實用。典型的處理線平整機，如圖1。

圖1 四輥平整機

3.3卷取機結構改進應用

卷取機的構成上主要是減速機，固定底座、外支撐、推板裝置和上下壓輥等，這里的更新主要是針對底座固定和助卷器和推板裝置，其中卷筒和減速機等器材考慮進廠維修問題還是用舊設備比較方便。底座、助卷器液壓缸等設備因材質相對單薄容易變形等原因要根據情況及時新制，氣動抱閘代替卷曲抱閘，重新設計制造活動支撐。在卷取機的設計上綜合考慮機組產能和設備能力進行設計，為保證內徑達到要求要用扇形件來設計，聯合皮帶助卷器和鉗口咬頭兩種形式。獨立立式皮帶助卷器以及其支撐和固定框架都是新制的，安裝在出口側卷筒斜下方的壓輥亦是如此。

3.4合理布置拉矯機

經試驗表明：合理布置拉矯機及給予合理的拉力可以明顯改善板型變形的狀況，同時縮短酸洗時間。

酸洗機組上配置拉矯機，能夠消除而輥軋機難以實現的帶鋼的鐮刀彎，同時可以適用于各種規格和厚度的帶鋼，拉矯機輥子小更換方面輕便。由于帶鋼從拉力機中間通過時從上一個彎曲輥到下一個彎曲輥之間的所受的內表面壓力和外表面拉應力剛好相反，這樣在通過連續不斷的力的作用帶鋼表面的氧化鐵皮最大程度上脫落便于酸洗。拉矯機在位置選擇上十分講究，因為酸洗工藝段速度較低、為保證連續穩定運行，拉矯機要設置在酸洗槽之前，將鋼材矯正之后進入酸洗槽。不能把拉矯機放在機組頭部或尾部的原因是因為帶鋼在運行過程中速度快、容易產生變化，中途過程中的操作停頓等原因會導致帶鋼受張力變化而波動，板型無法得到很好的改善，如果放在機組頭部則會污染環境，經拉矯過的鋼材會產生氧化鐵皮隨后又高速運轉污染嚴重。

3.4加強焊接機的性能

焊接機是大型冷軋酸洗機組上必不可少的裝置，在焊接機上取消了定縫刀裝置，增設了帶鋼垂直調節裝置以及帶鋼橫切剪，提升性能提高酸洗機組的生產能力和工序，取消定縫刀的用處就是節約時間提高效率，焊接質量提升的同時焊接周期縮短。帶鋼垂直調節裝置在帶鋼厚度增大或減小時能自助調節，方便焊接也保證了帶鋼正常過酸洗，帶鋼橫切剪對帶鋼兩端參差不齊的情況及時處理，圓盤剪同時可剪切鋼頭和鋼尾，確保平整性方便焊接提高焊接質量。

改造后的某酸洗機組示意圖，如圖2。

圖2 某酸洗機組示意圖（輥系圖）

3.5 強大的三電集成系統

酸洗板機組的電氣系統的改造結合了冷軋廠和自動化公司的相關技術人員的工藝分析，并進行全部更新。在三電系統的設計和編者程序上，根據生產操作人員的使用習慣和酸洗機組三電系統的技術積累，揚長避短，統籌設計。

主要是傳動系統、基礎自動化系統、以及其他系統上的集成創新。傳動系統由交流全數字矢量變頻調速控制系統代替原直流控制系統。采用一二三級系統聯動運作對物料、數據實行跟蹤為一級的數據提供工藝要求的數據，二級系統用服務器與客戶機結構，與三級計算機通訊，它主要是接受來自三級的生產計劃同時實現現場監控將各項信息傳送到三級計算機系統。

4 技術設備的創新及計算機系統控制

在組織研究機電功能設計和工藝技術方案的設計時，技術人員要根據生產工藝特點，設計計算設備和系統的參數，最終完成單體生產線設備的選型，并進行系統的編程、施工和試驗性調試。酸洗機組要隨著冷軋技術不斷發展進行不斷改進創新，計算機系統的應用大大提升了酸洗機組的速度和產量，計算機和先進的控制、檢測設備促進了酸洗機組的自動化全過程控制，帶鋼的品種、規格參數、酸洗液的濃度溫度參數、酸洗的速度等方面都有計算機全程控制。

4.1多樣性全自動設備控制

配置帶鋼對中裝置：該裝置能有效保證酸洗工藝段、帶鋼剪切及對中運行的穩定性；配置孔洞定位系統：自動跟蹤、尋孔裝置用來追蹤帶鋼位置保證帶鋼穩定運行，控制停止位置的準確性；配置光電檢測系統：保證酸洗的循環作業，采用溫度、液位、導電率監測裝置更好的配合石墨熱交換器工作。

4.2工藝技術創新性發展

實現高強度產品的生產，主要是通過提高工藝設備和配置來實現，具體表現在提升漂洗水槽的級別，用單扇面式噴嘴代替漂洗水段原有的噴射梁和噴嘴大大提高了帶鋼的漂洗效果拉矯機的設置上用最新的電氣式控制取代機械式控制；卷取器的設置上有單用型改為鉗口和助卷兩用型，實現設備的多功能使用。為實現有效檢查熱軋來料卷取機的卷軸內徑設計上可采用兩到三種內徑輪換使用，實現自由轉換的效果。

4.3 裝備及技術創新

硬件配置、軟件架構、編程調試、系統開發的自動化技術編程是由單位內部自主開發完成。平整機的設計上，取消了快開、快合比例系統，采用簡潔方便有效的比例閥控制，同時在保證穩定控制的前提下，實用性的電磁閥系統適當性的使用，可以一定程度上降低成本。改善槽體防爆系統，沖洗階段的控制設備得到加強，從環保角度做好循環利用這一點在對水利用上表現突出，實現對冷凝水和酸槽密封水的回收利用，酸霧凈化塔預噴淋裝置實現對酸水的直接循環再利用。

大型冷軋酸洗板生產系統集成技術在酸洗機組的設計過程中充分應用現代酸洗技術的發展、變化，結合計算機和先進的控制設備實現現代大型冷軋酸洗機組高速、高效發展。

5結語

大型冷軋酸洗板生產系統集成技術的應用越來越廣泛，其發展前景也是極其客觀的，但該項技術發展在我國還不是很成熟。需要結合運用實踐和各冷軋廠酸洗板應用情況發展創新系統的運用，依靠原有技術工藝合理改進，科學合理設置促進大型冷軋酸洗板生產系統集成技術更好的發展和運用。

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