本钢冷轧厂见习大学生实习分析方案正文

1、见习报告摘 要本文主要阐述了本钢冷轧厂轧钢生产作业区 CDCM 线 pickling process section, process parameters and key production equipment.From the perspective of pickling mechanism analyzes the factors that affect the pickling process section and introduces the pickling process and equipment history of the development.Based on C

2、DCMacid pickling process and mechanism we pointed out the acid deficiencies,provided solutions and improved the pickling process.Currently, around the world about 3/4thehot-rolled strip steel production plantsprovidecontinuous strip pickling line, of which 98% of thestripuses thehorizontal continuou

3、s pickling line.Therefore, because of the great number of strip steel pickling and its far-reaching and at the same time in order to maximize the potential production of unit, engineers have the responsibility to study the mechanism of acid pickling process.-2-/25Key words: pickling, cold rolled str

4、ip steel, pickling, CDCM目 录.1ABSTRACT21.41.1.41.2.51.3.51.4.72 .92.1.92.2.92.3 CDCM113 . 143.1143.2. 143.3.193.4 .19 4-3-/2522 .23.2411.1 本钢冷轧薄板厂概述本溪钢铁 集团）有限责任公司冷轧薄板厂是国家“八五”期间利用外资兴建的重点工程之一。全厂共有八个机组，七条生产线，技术和设备从法、德、美、日、奥地利等国引进，整体装备达到上世纪90 年代先进水平，使它刚刚诞生就站在了一个较高的起点上。它是继鞍钢、武钢、宝钢冷轧厂之后我国又一座大型现代化的冷轧厂。设计生产能

5、力70 万吨冷轧板 50 万吨，热镀锌板 20 万吨）可经过我们冷轧人的顽强拼搏和艰苦创业，如今的冷轧厂年处理能力由原来的 70 万吨提高到 110 万吨， 2002、 2003 年已经连续两年产量超过 100 万吨，向具有国际竞争力的世界级大冷轧厂又迈出了坚实的一步。冷轧厂的不断发展壮大使本钢的产量进一步延伸，使本钢的生命力进一步增强。冷轧厂的工艺、技术、装备博采世界冷轧技术之长，主要设备分别从法国、德国、美国、日本、奥地利引进。精良的设备要有一流的管理理念及高素质的职工队伍与之配套，-4-/25才能实现安全、优质、高产、低耗的竞争力，冷轧企业文化的闪亮登场正是适应了这一历史需要。自己眼中总

6、有不足，别人眼中才有优秀的管理理念，使冷轧人永无止境追求自身完美；打造精品、追求卓越的冷轧核心价值观是冷轧人生产精品板材的不竭动力；人无全才，人人有才，人尽其才的冷轧人才理念，把职工最优秀的一面献给冷轧，使人尽其才，物尽其用，是冷轧事业成功的源泉 ，尊重人、理解人、凝聚人、激励人这是冷轧企业文化闪现的无穷魅力，使人机合一，物我两忘。十年的发展，冷轧厂不仅生产出大批精品板材，而且造就了一支高素质的职工队伍，更是人才辈出。在冷轧这片热土上，曾涌现过政府高官，企业名流，科技精英。冷轧人不会忘记那些为冷轧的发展和职工利益做出贡献的功臣俊才，是他们成功的链接才铸就了冷轧今日的辉煌。如今，众多的优秀管理者

7、，一专多能的技术专家，复合型翻译，操作能手，文明职工标兵构成了冷轧天空绚丽的银河。“日月之行，若出其中，星汉灿烂，若出其里”。冷轧人追踪时代的脚步从没停歇过。在美国的 GE 公司、德国的 SMS 公司、日本的三菱公司、韩国的浦项等这些世界著名的跨国公司，冷轧人在吸吮先进科技的同时，也看到了差距。在各大钢铁企业都在“磨刀霍霍向市场”的激烈竞争中，冷轧人深深体会到：快进则生，中进则退，慢进则衰，不进则亡的道理。要想乘风破浪达到黄金彼岸，就必须每日时刻警醒自己：已临深渊，如履薄冰，奋斗不息。1.2 冷轧板带钢发展历史板带钢的冷轧早在19 世纪中叶始于德国，当时能生产出厚度规格为20 25mm 的冷轧

8、带钢。 1859 年，美国建立了25mm 的冷轧机， 1887 年生产出宽度为150mm 的低碳钢带。在随后的时间里，冷轧带钢产品产量不断扩大，品种规格迅速增加，并逐步建立了相应的配套设备，例如剪切机、平整机、矫直机以及热处理、镀锌、彩色涂层等相关设备，产品各项质量指标也得到很大提高。宽的冷轧薄板带钢）是在热轧成卷带钢的基础上发展起来的。进入20 世纪后，冷轧板带钢产品向着宽和薄的方向发展。1920 年，美国第一次成功地轧制出宽带钢，并将传统的单机不可逆轧制转变成单机可逆式轧制。1926 年，阿姆柯公司巴特勒工厂建成四机架冷连轧机。前苏联也在此期间开始冷轧带钢生产，伊里奇冶金厂在30 年代中期

9、建立了四辊式，以-5-/25单张热轧板为原料的冷轧车间，查波罗工厂在1938 年从国外引进的三机架1680mm 冷轧机组及 1680mm 可逆式冷轧机，并成功生产出厚度为0.5 2.5mm，宽度为 1500mm 的钢板。为了满足汽车工业的需要，该厂又建立了一台2180mm 可逆式冷轧机。 1951 年前苏联建设了一套 2030 全连续式五机架冷连轧机，年产250 万吨，安装在新利佩茨克。另外一个钢铁强国日本于1938年在东洋钢板松下工厂安装了第一台可逆式冷轧机，开始了冷轧薄板的生产，1940 年，新日铁广畑厂建立了四机架1420mm 冷连轧机。日本 1960 年冷轧带钢产量 100 万吨，而

10、40 多年后的今天生产能力已经达2000 多万吨，增加了 20 多倍。从产量上看，一般的冷轧板产量占轧材总产量的20% 左右，工艺技术装备不断革新。早期的冷轧轧制速度不到1m/s，而今已达41.6m/s。钢板的宽度1905 是 406mm ， 1925 年是 914mm，而今最宽可以达到2230mm ，钢卷重量也从几吨发展到60t，一座现代化的冷轧厂年产量可以达到250 万吨以上。1.3 我国冷轧带钢的快速发展我国冷轧宽带钢的生产始于1960 年，首先建立了1700mm 单机可逆式冷轧机，以后投产了 1200mm 单机架可逆式冷轧机、MKW1400mm偏八辊轧机、1150mm 二十辊冷轧机和1

11、250mmHC 单机可逆式冷轧机等，20 世纪 70 年代投产我国第一套1700mm 连续 5 机架冷轧机， 1988 年建成了2030mm 五机架全连续冷轧机。在这40 多年中，我国冷轧薄板生产能力增加了40 多倍，到2000 年，我国薄钢板的产量已经达到1900 多万吨；生产装备技术水平已由只能生产低碳钢薄板而发展到能生产高碳钢、合金钢、高合金钢、不锈耐热冷轧薄板、镀锌板、镀锡板、涂层钢板、塑料复合薄板和硅钢片等。新建和已在建的百万吨级冷轧生产线：武钢武钢集团投资83.7 亿元新建的2130 冷轧机组，年产量215 万吨，产品厚度在 0.2 2.5mm，最大宽度2080mm,最大强度600

12、MPa ，其产品定位于轿车板和家电板为代表的覆盖面极广大的高档冷轧产品，该工程2006 年年初建成投产。鞍钢继1780mm 冷轧机组投产以后，鞍钢为了配合新建的2150mm 热轧机组 9 机架轧机），计划新建1500mm 冷连轧机组和2130mm 冷连轧机组，2006 年 6 月投产。包钢投资28.7 亿元的冷轧生产线规模为年生产140 万吨，规格为厚度0.25 3mm，宽度 960 1540 mm， 2004 年年底建成投产，产品用于建筑、轻工、家电、汽车等行-6-/25业。邯钢邯钢投资44 亿元新建的冷轧工程，年生产能力130 万吨，其中冷轧商品卷80 万吨，热镀锌22 万吨，彩涂商品卷1

13、2 万吨和冷硬板15 万吨，产品主要用于汽车和家电、建筑等行业，2004 年年底投产。马钢马钢冷轧薄板工程是国家第四批国债工程，总投资22.5 亿元，设计年产冷轧板，镀锌板152.8 万吨，产品用于工业建筑、汽车、船舶、五金、家电等领域。2004 年 2月底投产。济钢济钢冷轧薄板工程于2006 年 7 月底全部建成投产，主体工程主要包括年产110 万 t 的连续浅槽紊流酸洗生产线、年产84 万 t 的四辊双机架可逆式冷轧机组、年处理能力 43 万 t 的 24 座全氢罩式退火炉、年处理带钢48 万 t 的四辊单机架平整机组及年处理能力 33 万 t 的重卷分卷机组。其主要机组如连续酸洗线CPL

14、 ）、双机架冷轧机组CCM ）及平整机组 SPM ）的工艺技术及关键设备从德国SMS-Demag 公司引进。广钢广钢与日本JFE 公司合作的180 万吨冷轧钢板工程总投资63.49 亿元 含外汇2.05 亿美元），投资主体为现已成立的广州JEF 钢板有限公司，工程建设已被国家发改委批准，主要生产小轿车内外板、高档家电板等高附加值产品。工程建成投产后将为国内的汽车、家电和建筑行业提供高质量的薄板产品，产品同时出口东南亚国家和地区。首钢总投资64 亿元、产能150 万吨的首钢冷轧薄板生产线在北京市顺义区李桥镇全面投产，顺义冷轧工程是首钢股份公司 十一五 规划的重点工程，2003 年首钢股份公司公开

15、发行20 亿可转债，全部用于工程建设，主要产品定位于高级汽车板、高级家电板和建筑用薄钢板系列。2004 年冷轧薄板卷）全年的表观消费量为1931 万吨，而国内的产量仅为1236 万吨，近 36的冷轧薄板卷）都要依赖进口，且多数是高端产品。2004 年至 2006 年中国冷轧薄板表观消费量再增47.8。随着我国汽车产量即将跃居世界前列，市场对国产高品质冷轧板的需求逐年递增，到2018 年，预计国内冷轧板的需求量为8400 万吨，缺口达1000万吨以上。1.4 我国冷轧带钢生产面临的问题1）个别冷轧薄板品种规格不全在冷轧板规格方面，目前国内生产的冷轧薄板中，板厚1mm 以上占大多数，小于1mm 的

16、大多是靠进口解决，尤其是极薄规格的板带材。在品种结构方面，普碳板比例过-7-/25高，优碳、深冲系列和专用钢比重偏低。例如，取向硅钢片是冷轧硅钢片生产中技术含量最大、附加值最高的产品。现国内只有武钢、宝钢可以生产。2006 年国内取向硅钢的实际需求量约在50 万吨左右，其中60%靠进口，其余40%为武钢股份所生产。目前，中国的电力建设正以超常速度发展，按照“十一五”规划，每年新增4000 万千伏安，按每1000伏安需要取向硅钢片8 10 公斤估算，每年新增需求32-40 万吨左右。国内取向硅钢市场供不应求，以往都是靠进口弥补的。2）产品档次不高竞争不强在产品档次上，高档次冷板如轿车及高档家电用

17、板，主要从日本和韩国进口，国内除宝钢具备批量生产能力外，其他钢厂如鞍钢、武钢虽能生产，但数量少，质量不稳定，无法形成批量生产，用户还得大量依靠进口。近年来，特别是宝钢三期冷轧投产后，国内汽车和家电用板市场占有率逐渐提高。国内冷轧产品无法满足高档汽车和家电市场的性能要求，仍需要大量进口，高档汽车用冷轧产品研发能力不强；国内冷轧产品综合竞争力不强，很难进入欧美市场。3）冷轧板实物质量差内在质量不稳定，表现在产品化学成分波动范围大，机械性能不稳定，钢板深冲性能和拉伸成型性能差，汽车用板冲废率高。钢板板型质量差，平直度不高；尺寸精度差，厚度公差波动大。表面质量差，具体表现在钢板表面缺陷划伤、压印多，板

18、面锈蚀、油迹明显等。包装质量差，由于质量造成内部钢板锈蚀用户投诉情况经常发生。，产量1.95亿吨，产能过剩约7300万吨。截至去年底，中国冷轧总产能达到7500万吨，板材产品已占中国钢铁行业总产量的60%。对于板材产能的快速扩张，应当看到我国正处于工业化中期及城市化加速阶段，包括汽车、家电在内的装备制造业在长期仍将保持较高增长，而城市化进程通常伴随着房屋及基础设施的大量建设，建筑用钢材在未来相当长的时间内仍将在钢材产品结构中占据主导地位，认清我国乃至世界经济发展趋势合理布局板材、长材产能对于优化产品结构，促进行业健全发展具有重要意义。-9-/25第 2 章酸洗技术2.1 酸洗技术的发展20 世

19、纪60 年代以前冷轧原料的除鳞主要是用硫酸酸洗。这种方法废酸不能完全回收，铁的损耗也较大。1959 年奥地利鲁特纳发明了盐酸酸洗废液再生方法，盐酸可以完全回收，产生的铁粉也可做高档的磁性材料，这样盐酸酸洗法成为成本低、酸洗带钢表面质量好的工艺而得到普遍发展。这时酸洗槽由深槽逐步发展为浅槽。浅槽酸洗是相对深槽酸洗而言的，深槽酸洗机组酸洗槽的深度为15002000mm ，浅槽酸洗机组的酸洗槽槽深约1000mm，液面高300500mm 。1983 年原西德曼内斯曼德马克萨MDS ）公司开发出紊流式酸洗新技术。其特点是将酸洗液送入很窄的酸洗室槽缝中，使酸洗液在带钢表面上形成紊流状态。这种工艺已不存在深

20、槽的概念，带钢在一条很窄的沟槽中运行并处于张力状态，酸的流动方向与带钢的运行方向相反。这种酸洗技术提高了酸洗效率，改善了酸洗质量。自从80 年代推出紊流酸洗以来，浅槽紊流酸洗机组因其造价低、酸洗事故处理时间短而很快发展起来。原西德波鸿、澳大利亚BHP 、日本住友金属、日本和歌山、日本神钢加古川冷轧厂、比利时西格马公司等于1986-1990 年先后建成并投产了紊流酸洗机组。这种机组的年产量从60 万 t 发展到最大达250 万 t。目前，世界上热轧带钢轧机所生产的钢卷中，大约有3/4 要提供给连续带钢酸洗机组进行处理，而其中98%的带钢是采用水平式卧式）连续酸洗机组。因此，从酸洗机组处理带钢的数

21、量之大、意义之深远来看，研究酸洗机组的酸洗机理、规律，使机组发挥最大的生产潜力是十分必要的。2.2 酸洗技术工艺原理酸洗是用化学方法除去金属表面氧化铁皮的过程，因此也叫化学酸洗。酸洗按其生产方法通常分为：酸法、碱-酸法、氢化物法、电解法等。但在连续酸洗机组上绝大多数是使用盐酸的酸洗方法。带钢表面上形成的氧化铁皮FeO、 Fe3O4、 Fe2O3）都是不溶解于水的咸性氧化物，当把它们浸泡在酸液里或在其表面上喷洒酸液时，这些碱性氧化物就可与酸发生一系列化学变化。由于碳素结构钢或低合金钢钢材表面上的氧化铁皮具有疏松、多孔和裂纹的性质，加-10-/25之氧化铁皮在酸洗机组上随同带钢一起经过矫直、接矫、

22、传送的反复弯曲，使这些孔隙裂缝进一步增加和扩大，所以，酸溶液在与氧化铁皮起化学反应的同时，亦通过裂缝和孔隙而与钢铁的基体铁起反应。也就是说，在酸洗一开始就同时进行着3 种氧化铁皮和金属铁与酸溶液之间的化学反应。所以，酸洗原理可以概括为以下3 个方面：1）溶解作用带钢表面氧化铁皮中各种铁的氧化物溶解于酸溶液内，生成可溶解于酸液的正铁及亚铁氯化物或硫酸盐，从而把氧化铁皮从带钢表面除去。这种作用，一般叫溶解作用。其反应为：在盐酸溶液中酸洗时：Fe2O3+6HCl=2FeCl 3+3H 2O1.1 ）Fe3O4+8HCl=2FeCl 3+FeCl 2+4H 2O1.2 ）FeO+2HCl=FeCl 2

23、+H 2O1.3 ）在盐酸溶液中酸洗时，反应式1.3）的反应速度最大，反应式1.1）、 1.2）次之。假如盐酸溶液能够很顺利地通过裂缝、空隙由氧化铁皮的外层进入内层的话，那么内层的FeO 的溶解将对整个酸洗过程起着加速的作用。2）机械剥离作用带钢表面氧化铁皮中除铁的各种氧化物之外，还夹杂着部分的金属铁，而且氧化铁皮又具有多孔性，那么酸溶液就可以通过氧化铁皮的孔隙和裂缝与氧化铁皮中的铁或基体铁作用，并相应产生大量的氢气。由这部氢气产生的膨胀压力，就可以把氧化铁皮从带钢表面上剥离下来。这种通过反应中产生氢气的膨胀压力把氧化铁皮剥离下来的作用，我们把它叫作机械剥离作用。其化学反应为：Fe+2HCl=

24、FeCl 2+H 2 1.4 ）金属铁在盐酸溶液中的溶解速度大于铁的各种氧化物的溶解速度，所以机械剥离在酸洗过程中起着很大的作用。应当指出，在酸洗过程中，我们不希望酸与铁基体发生反应，因为这样将会使酸与铁的损失过多。同时，反应中产生的一部分氢自由基将扩散到基体铁中去造成氢脆 酸洗气泡）。3）还原作用在反应式 1.4）中，金属铁与酸作用时，首先产生氢原子。一部分氢原子相互结合成为氢分子，促使氧化铁皮的剥离。另一部分氢原子靠其化学活泼生及很强的还原能力，将-11-/25高价铁的氧化物和高价铁盐还原成易溶于酸溶液的低价铁氧化物及低价铁盐。其盐酸酸洗中的反应为：Fe2O3+2H=2FeO+H 2O1.

25、5 ）Fe3O4+2H=3FeO+H 2O1.6 ）FeCl3+H=FeCl 2+HCl1.7 ）分析使用过的酸洗溶液会发生酸液中只含有极度少量的三价铁离子例如，在盐酸酸洗时，总酸200g/L ，废酸中含二价铁离子120g/L ，三价铁离子只有5-6g/L ）。这是因为酸洗时生成的初生氢使三价铁的化合物还原成亚铁化合物。综上所述，带钢表面上氧化铁皮是通过以下3 种作用而被清除的：1）氧化铁皮与酸发生化学反应而被溶解溶解作用）。2）金属铁与酸作用生成氢气，机械地剥落氧化铁皮机械剥离作用）。3）生成的原子氢使铁的氧化物还原成易与酸作用的亚铁氧化物，然后与酸作用而被除去 还原作用）。2.3CDCM

26、酸洗工艺与设备CDCM线中的酸洗机组是本钢冷轧薄板厂的首道工序，酸洗机组的设计能力为80.3 万吨/ 年热轧卷。酸洗线中主要包括准备站、入口台、焊机台和出口台，该机组由克莱西姆、安德鲁茨公司联合设计。CDCM线中的酸洗工艺图 2.1 酸洗入口的工艺流程图热轧钢卷1#步进梁上准备站2#步进梁上料小车开卷机夹送辊七辊矫直机横切剪焊机 导向辊拉伸矫直机2#S 辊跳动辊酸洗槽、 4#控制辊 (CPC 、漂洗槽、边部吹扫、烘干机5#控制辊 (CPC 3#S 辊出口-12-/25活套 6#控制辊 (CPC 4#S 辊挖边机7#控制辊 (CPC 圆盘剪碎边剪检查台连连接活套。酸洗的速度，酸洗的时间，酸洗的温

27、度和换酸量。根据带钢的规格厚度、宽度）制定不同的工艺段速度。本钢冷轧厂现行的工艺段速度如下：厚度 mm）2.02.753.03.754.04.55.0工艺段速度 m/min ）190180170160140120110根据化验结果，在结合生产实际情况带钢规格），确定具体的换酸量。如果酸样标准，换酸量大致如下： 仅供参考）带钢规格 H*B ）具体换酸量 m 3/h）2.5*1020mm1275mm ）4.04.52.75*1020mm1275mm ）4.55.03.0*1020mm1275mm ）5.05.53.75*1020mm1275mm ）5.56.04.0*1020mm1275mm ）6

28、.06.55.0*1020mm1275mm ）7.07.5换酸量要根据实际情况HCl 含量 (g/l温度 (1 130 3075 902 100 6975 90-13-/253 70 10875 90各槽总酸值在200220g/l 之间总酸值计算公式 :总酸值 =HCl 含量 +1.28Fe2+ +1.91Fe3+漂洗水温： 75 90烘干温度： 120 125工艺段停车超过15 分钟放酸CDCM线中的酸洗工艺设备如下图 2.2 酸洗机组的工艺设备图1 2#步进梁； 2钢卷小车； 3磁力喂料器； 4双柱头开卷机； 5夹送辊； 6七辊矫直机； 7焊机； 8 1# S 辊； 9 1#纠偏装置 1#

29、CPC）； 10入口活套； 11活套小车； 12卷扬； 13 2#纠偏装置 2#CPC ）； 14 1#焊缝检测； 15拉伸矫直机； 16 2# S 辊； 17张力控制跳动辊 旋转扫描辊）； 18酸洗工艺段，其中 1#， 2#， 3#为酸洗段，4#为漂洗段； 19 4#纠偏装置 4#CPC ）； 20 5#纠偏装置 5#CPC）； 21 3# S 辊； 22 出口活套； 23 2#焊缝检测； 24 6#纠偏装置 6#CPC ）； 25 4# S 辊； 26 7#纠偏装置和温度的影响。酸溶液浓度和温度的变化对酸洗速度与酸洗质量有直接影响。如硫酸溶液的质量分数由2增加到25时，酸洗速度提高1 倍，

30、即所需的酸洗时间最短。如果质量分数超过25，酸洗速度反而下降。这是因为硫酸的氧化和钝化作用增强，使带钢表面生成钝化薄膜，阻碍酸和金属表面继续作用的缘故。在实际生产中，带钢在质量分数为5 20的硫酸溶液里进行酸洗，或在质量分数为 5 20的盐酸溶液中酸洗。为使酸洗效果显著而又经济，与其增加酸溶液浓度倒不如提高酸溶液的温度。酸溶液的温度比浓度对酸洗速度的影响大得多。如硫酸溶液温度由18提高到60时，温度只升高 2.3 倍，酸洗速度却提高14 倍；硫酸溶液的质量分数由2增加到25，质量分数增加了 11.5 倍，而酸洗速度只提高1 倍。在实际生产中，硫酸溶液温度控制在60 80，盐酸溶液温度控制在75

31、 90。3.2 氧化铁皮带钢表面的氧化铁皮是由于热轧带钢在加热、轧制及冷却过程中与空气接触而生成的。随着带钢与空气接触的温度、时间等不同，带钢表面氧化铁皮的结构、厚度和性质也不同。了解氧化铁皮生成的这些因素和特性是为了能够更好地清除带钢表面氧化铁皮。由加热生成的带钢表面氧化铁皮比较疏松和有裂缝，在粗轧机上轧制时即被破碎，再借助于高压水的猛烈冲刷和激烈冷却爆破的作用，几乎把加热炉内生成的氧化铁皮全部从带钢表面上除掉。只有当水压不够时，才可能残留部分氧化铁皮。热带钢粗轧阶段在表面上又生成气泡状薄层氧化铁皮，随着带钢轧制延伸，这薄层氧化铁皮破碎而被除掉。带钢粗轧后在输送辊道上又会生成氧化铁皮，进入精

32、轧机组后也会被破碎除去。带钢在精轧机组里轧制时间很短，压下率又较大，因此带钢表面生成的氧化铁皮也迅速地被水和蒸汽冲掉。这样带钢从精轧机组轧出时表面是纯净的。所以热带钢表面氧化铁皮主要是终轧后、卷取以及成卷后的冷却过程中生成并成长的。因此，带钢的终轧温度、卷取速度和成卷后带钢冷却速度是影响氧化铁皮生成和性质的主要因素。-15-/25带钢表面氧化铁皮通常是由3 层构成的，如图3-1 所示。热带钢轧机轧出的带钢表面氧化铁皮总厚度一般为lO m。其内层是疏松多孔的细结晶组织且易于破坏的氧化铁Fe0，占氧化铁皮总厚度约50；中间层是致密而无裂纹的呈玻璃状断口的四氧化三铁Fe304，占铁皮总厚度的40左右

33、；外层是呈柱状结晶构造的三氧化二铁Fe203，占铁皮总厚度约10。但是，由于热带钢各部分温度和冷却速度不同，如沿热带钢长度方向的头、中、尾部和沿带钢宽度方向的边部、中间以及带钢外层数圈和内层数圈的温度和冷却速度不同，导致即使同一带钢表面上其各部位的氧化铁皮结构也不相同。图 3-1 带钢表面氧化铁皮的结构热轧宽带钢和窄带钢的表面氧化铁皮结构也各不相同。宽带钢上多半是一层Fe3O4，有时也出现在Fe304 层中夹杂着明显Fe0 的变态层。窄带钢上氧化铁皮通常为3 层结构。带钢沿宽度和长度上的表面氧化铁皮结构不同，故所要求的酸洗时间也不同。带钢尾部表面的氧化铁皮在酸洗时很快被去除，这是因为带钢尾部轧

34、制温度一般比带钢中部和头部的轧制温度低3050，因此带钢尾部氧化铁皮的生成过程结束得早，氧化铁皮也薄，对酸洗有利。最难酸洗的是带钢头部表面氧化铁皮。这是由于其生成过程结束得迟，使氧化铁皮增厚的缘故。铁的氧化过程是Fe FeO Fe3O4 Fe2O3 ，随着温度升高，氧化速度也逐渐增大。在600-800 的温度范围内，生成的氧化铁皮能够很好地阻碍铁及氧原子的扩散，因此氧化速度反而不再继续增大。当温度超过800时，氧化铁皮阻碍扩散的能力将大降低，因此氧化速度又迅速增大。由于温度的长高，氧化速度加快，因此在单位时间内，带钢表面氧化铁皮的厚度随着氧化温度的长高而增厚。同样，高的轧制速度可以减少带钢在高

35、温中与空气接触的时间，从而也就减小了氧化铁皮的厚度。因此，为了减小氧化铁皮的厚度，热轧带钢应在尽可能低的温度和尽可能高的轧制速度下进行轧制。从氧化铁皮的结构上看，终轧温度在700-900 之间时，所形成的氧化铁皮含80%-90%的 FeO、 10%-20%的 Fe3O4。在温度大于900，氧化性气体较多时，铁将迅速被氧化，Fe2O3可以在高温下快速形成，这时氧化铁皮除Fe3O4 外，将不出现FeO，并开始在铁皮表面形成Fe3 O4 组成，表面覆盖着一层很薄的Fe2O3。-16-/25提高轧制速度可以减少氧化铁皮的厚度，然而，过高的轧制速度将使卷取温度迅速提高，并造成氧化铁皮中的富氏体转变为Fe

36、3O4，给以后清除带钢表面上的氧化铁皮酸洗）工作带来困难。因此，准确地控制轧制速度乃是有利酸洗的重要因素。研究结果表明，获得符合最佳酸洗时间的氧化铁皮，终轧温度应该是850左右。一般热轧带钢表面氧化铁皮有3 层，靠近基铁的内层为富氏体，中间为Fe3O4，外层为Fe2 O3 。其中有利于酸洗的富氏体在575以上是稳定的，在570以下时富氏体中FeO不稳=Fe3O4+Fe。当温度进一步降低到300以下时，这种转变将趋近于定，并且按照 4FeO零。如果氧化铁皮层在570-300 之间急速冷却的话，那么，富氏体层将来不及分解并在更低的温度下被固定下来，从而得到有利于酸洗富氏体结构。缓冷时，铁皮中的富氏

37、体层随着冷却速度变慢而逐渐减少，因此，带钢在冷却区域冷却速度较慢时，铁皮中富氏体层只有少量存在或完全没有。一般是在输出辊道上喷射高压水加快带钢的冷却速度。在喷水的情况下，氧化铁皮的厚度增加得很快。因为氧化铁皮在水中要比在空气中形成得快，因此，在水蒸汽气氛中停留的时间愈长，形成的氧化铁皮就愈多，而FeO 的含量却减少，所以准确地调节喷水段中的冷却速度和尽可能地减少在水中停留时间是非常必要的。带钢的卷取温度在600-700 时，对铁皮层厚度的增加没有太明显的影响。然而，卷取温度越高，在带钢的边缘头和头尾会生成Fe2O3，这些都是我们所不希望的。进一步降低卷取温度对氧化铁此的厚度没有什么影响，但带钢

38、边缘和尾部出现Fe O 的危险23性减小了，同时，富氏体向Fe3O4 转化的程度也减小了。当卷取温度从700降低到 600时，酸洗时间可缩短10%-15%。为了控制富氏体的转化，带钢应该在相当低的温度下，如500-550 下卷取，但这样将导致卷取前带钢水冷时间增加，从而引起氧化铁皮厚度不均匀性的增加， Fe3O4 将增多，富氏体减少，因此，必须给轧机找出最佳带钢卷取温度，以减少带钢在冷却后富氏体的转化，防止铁皮厚度明显增加。实验表明，在550-590 卷取时，带钢上的氧化铁皮层最薄，其中富氏体层较厚，富氏体分解最少，因而酸洗时间能够减少。为了避免富氏体的转化，必须使板卷的冷却速度加快，特别是在

39、350-500 范围内的冷却速度要达到相当高的程度。近年来所有新建的热轧机生产的钢卷重都大大地增加了，随之带来了板卷冷却时间的延长。例如，卷重由4-6t增加到20-25t ，冷却时间则由1.5-2t 昼夜延长到3.5-5昼夜。这样富氏体将完全转化，给酸洗工作带来困难。为了改进铁皮结构，目前有些国家把板卷放入盛水的容器中，使板卷的温度降到小于350。事实证明，这样对提高酸洗速度是有利的。这种方法的唯一不足之处是，钢卷内、外围骤然冷-17-/25却，而中部冷却较慢，会引起铁皮结构不太均匀。在酸洗实验中，很值得注意的是轧辊粗糙度的影响。在使用粗糙的受到损坏的轧辊时，往往在带钢边缘上会造成酸洗时间延长

40、50%左右。综上所述，用较大的轧制速度、光滑的轧辊、低的终轧温度和卷取温度以及较高的冷却速度，均可对热轧带钢的酸洗产生有利的影响。氧化铁皮内层是疏松而多孔的细结晶组织、各晶粒之间互相联系薄弱并且易于破坏，这层称之为富氏体的组织主要由氧化亚铁FeO）组成；致密、无孔和裂缝，成玻璃状断口的中间层是磁性氧化铁Fe3O4）；外层是结晶构造的氧化铁Fe2O3）。因此，在金属冷却期间结构发生变化时，在铁皮中便生产了裂纹和气孔，为酸洗工作创造了有利的条件。金属在生成氧化铁皮时，其体积增大，如生成富氏体时，体积增大1.76倍；生成Fe2 O3 及 Fe3O4 时，体积增大分别为21 倍和 2.4 倍。由于体积

41、增大，因而在平行于金属表面的方向上产生一种压应力，同时还产生一种力图使氧化铁皮从金属表面上剥落的拉应力。当这些内应力小于氧化铁的强度时，氧化铁皮便产生裂缝；当内应力大于氧化铁皮同金属表面的附着力时，氧化铁皮就会从金属表面上脱落下来，这就给机械方法破碎氧化铁皮提供了有利的条件。氧化铁皮内应力的大小与金属表面状态有关，金属表面越粗糙，则内应力就越大，氧化铁皮破碎和脱落的可能性也就越大。例如，带钢的炉生铁皮及粗轧过程中生成的氧化铁此很容易被清除掉就是这种原因所致。各种氧化铁皮与基体铁的附着力是不同。附着力的大小，一般用破坏应力来衡量，附着力越大则破坏力也越大，附着力越小则破坏应力就越小。FeO 的破

42、坏力约为0.4Mpa 。Fe3 O4 的破坏力约为40Mpa； Fe2O3 的破坏应力约为10Mpa。由于氧化铁皮与基体铁的附着力越大，氧化铁皮就越难从基铁上脱落，因此，从附着力的大小上可看出，FeO 的附着力最小，它是氧化铁皮中最容易被除掉的。铁皮的附着力决定于氧化的时间及钢板的化学成分，这是由于长时间氧化，铝、锰、硅等元素在铁皮与金属之间析出，使内层氧化铁皮成为含有各种氧化物的混合物。如含有硅 的 钢 ， 长 时 间氧 化 时， 它 可 以 在 钢与FeO之 间 形 成 较脆 的Fe2 SiO42FeO+SiO=Fe2SiO4）中间层，使氧化铁皮对钢的附着力大大降低。对普碳钢而言，带钢冷却

43、的条件和速度、带钢的终轧温度及卷取温度等，对带钢表面氧化铁皮的厚度有着直接的影响。带钢表面氧化铁皮厚度一般为7.5-18um ，个别情况可达20um。其中最内层的富氏体FeO）层，大约占整个氧化铁皮厚度的80%，是氧化铁皮最厚的一层；中间的磁性氧化铁Fe3O4 占整个氧化铁皮厚度的18%；而最外层的Fe2O3，仅占氧化-18-/25铁皮厚度的2%。带钢表面氧化铁皮的单重波动在35-55g/m 2 的范围内。仔细地观察带钢表面的颜色会发现，往往带钢边部较宽度中间部分颜色深些。这一现象是由于氧化铁皮的厚度不同而引起光线的反射及干涉所致。随着氧化铁皮厚度的增大，颜色逐渐由橙变成黄、绿、青、蓝、紫等。

44、因此，由带钢表面颜色及氧化铁皮的形状，大体上可判断出氧化铁皮的厚度及均匀程度。热轧带钢的可酸洗性和氧化铁皮的形成一样，与很多因素有关，如氧化铁皮的粘附强度、钢的成分、机构变形的种类和程度、氧化铁皮的结构及厚度、表面污染例如油脂引起的污染）、表面缺陷、酸洗剂的种类和成分以及酸洗时的工作条件等。下面仅就氧化铁皮的结构耐酸性进行分析。在氧化铁皮中，富氏体只是在靠近钢板的表面上存在，而铁皮外层的Fe3O4 和 Fe2O3 在酸溶液中是比较难于溶解的。但由于铁皮层存在着裂缝和气孔特别是通过破鳞或拉矫之后），因此酸溶液便能通过这些裂缝、气孔到达金属表面和富氏体层，随着金属铁和富氏体的溶解，便减少了铁皮与金

45、属之间的附着力，并在酸液与金属铁反应过程中生成的氢气的作用下，氧化铁皮便从基体上脱落而沉到酸槽底部。与此同时，难溶的Fe3O4 及 Fe2O3 也被还原成容易溶解的FeO，从而使氧化铁皮从带钢表面上分离开来。影响酸洗性的另一个重要因素是铁皮的致密度。富氏体具有天然的最大孔隙，而Fe2 O3层及 Fe3O4 层是致密的，它们会把铁皮中其他氧化层内的气孔全部堵死，从而阻碍了酸液的渗入。带钢在冷却过程中虽然会形成一些裂纹，但也不能保证酸液渗入氧化铁皮的深处。特别是现代化轧机生产的热轧带钢，铁皮的厚度是相当稳定的，致密度是相当高的，因此，为了提高氧化铁皮的可酸洗性，采用破鳞设备增加裂纹仍然是十分必要的

46、。在酸洗时会发现，带钢尾部酸洗卷头部）表面上的氧化铁皮较容易洗掉。这是因此带钢尾部的轧制温度一般比中部和头部低30-50 ，并在卷取时受到从卷取机上落下来的水的强化冷却，因此，带钢尾部铁皮形成的过程结束得较早，氧化铁皮较薄，而FeO 来不及转化。最难酸洗的是带钢头部氧化铁皮破碎程度的影响。带钢在酸洗之前往往经过剥壳机( 或叫做辊式破鳞机、五辊矫直机 反复弯曲变形，削弱了氧化铁皮与金属本体的附着力和完整程度，将有许多碎粒从金属表面上破碎脱落下来，从而加速了酸洗过程。氧化铁皮结构和被破碎的程度不同，所需的酸洗时间也不同。通常结构的氧化铁皮经破碎者较未经破碎的酸洗时间缩短40左右。弯曲变形程度相同时

47、，厚带钢比薄带钢所需酸洗时间较长。带钢拉伸变形程度越大，则氧化铁皮的致密程度降低，加速了酸洗速度。(2 酸溶液搅动的影响。酸洗时酸溶液一般用蒸汽加热，因而酸溶液在蒸汽压力作用下，自然地产生了搅动，使带钢附近的酸溶液不断更新，从而提高了酸洗速度；同时，空气中氧气不断进入酸溶液中，增强了酸的活性，提高酸洗速度。(3酸溶液中FeCl 2 的影响。最短的酸洗时间是在酸溶液中FeCl 2 的含量最佳的情况下得到的；这个最佳的FeCl 2 含量低于该状态下其饱和值的4-8%左右；当FeCl 2 接近饱和值时，酸洗时间最长。在整个盐酸酸洗期间，虽然盐酸含量在降低，但同时FeCl2 相应增加，这两方面的影响因

48、素在一定的酸洗时间内相互抵消，所以在这段时间内的酸洗速度仅有微小变化。酸洗速度，要使带钢在酸液中达到预定的时间，过快的速度通过酸液，产生欠酸洗。机械破磷程度足够，从而加速酸洗速度。此外，酸溶液的流动，使酸溶液成为均匀体，可以消除蒸汽在带钢表面上的停滞，使酸洗均匀，提高酸洗质量。3.4 酸洗缺陷普碳钢带经酸洗、水洗和干燥后，其表面应呈灰白色或银白色。但因操作不当、酸洗工艺制度和某些机械设备不良的影响，往往会造成带钢的不同缺陷。这些缺陷主要有：酸洗气泡、过酸洗、欠酸洗、锈蚀、夹杂、划伤和压痕等。这些缺陷占冷轧产品缺陷的2左右，其中主要是欠酸洗、过酸洗和酸洗气泡等。(1酸洗气泡。酸洗气泡是由于酸与裸

49、露的金属作用生成氢气所造成的。它在冷轧时会发生噼啪的爆炸声，它的外观特征是呈条状的小鼓泡，破裂后呈黑色细裂缝。经过轧制-20-/25后，气泡裂缝会延伸扩大，致使产品的力学性能( 冲击韧性 降低。酸洗气泡产生的机理是：金属和酸产生化学反应时，生成了部分氢原子，它渗透到金属的结晶格子中，并使其变形，变形后使氢更向金属内扩散，其中一部分氢原子穿过金属并分子化，从酸液中逸出，部分氢原子的分子化在晶格变形产生的“显微空孔”边界上，或金属的夹杂及孔隙中进行，氢在空孔中的压力可达到很大值( 几十兆帕 ，使金属中产生了引起氢脆的内应力。防止产生气泡的措施是：调整酸液的浓度；控制酸洗时溶液的温度和带钢表面平直状

50、态等。(2过酸洗。金属在酸溶液中停留时间过长，使其在酸溶液作用下，表面逐渐变成粗糙麻面的现象称为过酸洗。过酸洗的带钢延伸性大大降低，在轧制过程中，很容易断裂和破碎，并且造成粘辊。过酸洗的带钢即使轧制成材也不能作为成品，因为它的力学性能大大降低了。产生过酸洗的原因是：机组连续作业中断，使酸洗失去连续性，或因带钢断带处理时间过长等。防止措施是尽量密切全机组的操作配合，保证生产正常进行。(3 欠酸洗。钢带酸洗之后，表面残留局部未洗掉的氧化铁皮时称为欠酸洗。欠酸洗的带钢 ( 或钢板 ，轻者在轧制之后产品表面呈暗色或花脸状；严重时氧化铁皮被压人呈黑斑。此外，氧化铁皮的延伸性较差，故在轧制后因延伸不均使产

51、品出现浪形或瓢曲等缺陷。有时铁皮可能牢固地贴附在轧辊表面，直接造成轧制废品增多等。造成欠酸洗的原因是：氧化铁皮厚度不匀，较厚部分的氧化铁皮需要较长酸洗时间，同时其中的 FeO 分解成了较难溶解的 Fe2O3 (Fe3O4；带钢波浪度和镰刀弯较大，在酸洗过程中，起浪部分或弯起部分没有浸泡在酸液中通过，造成漏酸洗；酸洗前机械破鳞不完善，特别是带钢两边端铁皮未被破碎等。实际生产中欠酸洗多出现在带钢的头尾段和两侧边缘。根据实测数据，欲酸洗掉大块红色铁皮需要 3 4 倍的酸洗黑色氧化铁皮的时间，此时已洗掉铁皮的带钢将会形成过酸洗。因此处理欠酸洗的方法是：预先平整好板形，对于铁皮较厚，而面积又不大的带钢，

52、可采用先局部酸洗一次，而后再过酸洗线的方法去锈。(4锈蚀。原料酸洗后表面重新出现锈层的现象称为锈蚀。锈蚀形成的原因是：带钢( 钢板 酸洗后表面残留少许的酸溶液，或带钢清洗后没有达到完全干燥而使表面重新生锈。此外，带钢在酸洗后于高温的清洗水中停留时间过长，也会产生锈蚀现象。-21-/25带钢锈蚀处的钢板表面在轧制之后呈暗色，它促使成品在库存时再次锈蚀，从而降低成品材的表面质量，严重时使产品报废。防止锈蚀的措施是严格执行酸洗、清洗操作规程，及时给表面涂油，并应堆放在干燥的地方。(5夹杂。带钢在酸洗后表面出现深陷的星罗棋布的黑点疵病称为夹杂。它是由于热轧时氧化铁皮被压入所形成的。这样的缺陷不可能采取

53、酸洗法除去。当它经过冷轧后，黑点便扩展延伸呈黑色条状，大大降低了成品钢板的冲击性能。(6划伤。带钢在机组运行过程中新出现的划伤，是由于卷取辊、弯曲辊的表面出现质硬的异物，或带钢的浪形及折棱与导板成线接触，或带钢在拆卷过程中拍打折头刮板等，使表面划出新的伤痕。另外也有部分伤痕出现在热轧后冷却和卷取的过程中。带钢的划伤可分为上表面划伤和下表面划伤。划伤的原料经冷轧后，在成品带钢表面将形成宽而长的黑条。带钢划伤深度超过带钢厚度允许公差一半时，轧制后不能消除。防止划伤的措施是经常检查机组的滚动部件和导板，维护好设备。(7 压痕。压痕是指带钢( 钢板 表面呈凹下去的压迹。压痕形成的原因是：并卷焊时的焊渣没有吹净，被带钢带到拉辊上，而后在带钢表面压出了痕；拉辊在带钢表面滑动造成粘辊