酸洗设备优化对改善环境的影响

酸洗设备优化对改善环境的影响

杨兴亮王宇

河钢邯钢冷轧厂河北省邯郸市056015河钢邯钢线棒材厂河北省邯郸市056015

摘要：酸洗线是冷轧的第一道工序，酸洗质量的好坏直接关系到后续工艺的质量，关系到冷轧厂的经济效益。下面根据一年来酸洗生产中的实际经验介绍一下通过工艺改进和连续酸洗生产线自动控制系统优化，提高产品质量，降低生产成本一些方法。冷轧薄板厂连续酸洗线由意大利DANIELI公司设计，采用3段式连续浅槽式高速Turboflo紊流酸洗工艺。生产线入口采用双开卷机，保证两条生产线通过焊接后的连续生产;入口活套和出口活套将生产线分割为入口区域和出口区域，出口区域采用单卷曲方式。生产线的中间环节采用了破鳞—酸洗—平整这种独特的布置方式，钢带通过破鳞机时将表面的氧化铁皮进行松散剥离，经过酸洗槽，漂洗槽和烘干等设备确保钢带的酸洗质量，通过平整机改善板型，提高产品的表面质量。

关键词：酸洗设备；改善环境；

结合生产实际，建立合理的数学模型在目前的自动控制系统中，生产线速度一直是靠操作工修改，速度变化率大，速度高，生产不稳定，给生产组织和设备维护带来极大困难

一、酸洗设备优化对改善环境的影响

1．环境影响。混酸酸洗过程中，需要金属的铁基体等与酸发生反应并放出热量，因此会有氦氧化物(NO在空气中易氧化成NO2)以及其他酸雾产生，如果酸雾瞬间大量产生或者集气系统和后续处理系统不完善，极易造成酸雾直接外逸到环境中，对人员健康及周边环境造成危害。同时由于酸液中铁离子含量达到250∥L，或酸洗液氢离子含量低于3．5％时，就需要更换酸洗液，因此会产生大量的酸性含金属废水需要处理，否则会对周边水体及生物造成严重的破坏。

2.酸洗工艺问题。现有连续酸洗线的工艺过程为“机械弯曲除鳞+酸液化学溶解+机械式表面刷洗”这样的酸洗工艺相对于现在广为应用的“碱——酸复合”酸洗法来说是比较简单的，酸洗效果也比较差，而酸洗效果比较好的通常要采用酸洗前“碱浸”预处理。碱浸是酸洗前对不锈钢氧化皮预处理的过程，氧化皮中的Cr2O3在碱浸过程中导致成分变质、结构破坏，以及体积膨胀、龟裂、起泡，从而使氧化皮变得疏松，部分氧化皮脱落的现象，焊管钢丝厂新上设备为单槽式连续酸洗线，没有预处理过程，因此氧化物的去除难度非常大。其次是加热温度仅控制在40℃左右（试生产期间担心槽体对温度承受能力，槽体最高使用温度60℃），未能发挥好酸液对氧化物的化学溶解作用。

3.酸洗速度慢、效率低。不锈带在一次酸洗后，氧化皮去除不彻底，经罩式炉中间退火的带钢一次酸洗后，局部（主要是靠近带钢边部氧化层较厚）氧化物去除不彻底，为彻底去除带钢表面氧化物，酸洗速度非常慢，小于5m/min，生产效率太低，不能满足生产需要；为彻底去除残余金属氧化物，对部分钢进行了二次酸洗，由于钢上金属氧化物在第一次酸洗时的脱落、溶解是不均匀的，在二次酸洗时，出现了局部表面过酸洗现象，有时过酸现象还比较严重，在随后的冷轧过程中出现了轧制不稳定、跑偏和断带问题。

二、设备优化方案实施

1.密闭系统优化

(1)密封门改进。密封门的工作状态直接影响密封罩的密封效果。原生产线密封门采用上下式的开启方式，由于密封门自重较重，故须采用液压系统作为动力源。但在酸性环境中液压系统经常无法正常工作，致使密封门无法关闭，经常出现酸洗时密封门被迫敞开的现象。新酸洗线设计时，摒弃了原有开启方式，采用左右的开启方式，可以使用蒸汽系统作为动力源。蒸汽系统能够适合复杂的工况，确保封闭门正常关闭，并且此方法减少了密闭门开关时间，从而减少酸雾外逸。

(2)增加缓冲区。原生产线处理槽均根据酸洗介质不同进行单独封闭，从而避免硫酸酸雾和氢氟酸及氮氧化物混合，增加废气处理难度，但增加了酸雾外逸量。新酸洗线采用整体隧道环形闭路形式，所有的处理槽整体封闭，统一抽风和排废气，不同介质的处理槽均有屏蔽门进行隔离，并且在处理槽前端设置了缓冲区域。生产时，待加工料先在缓冲区域停顿一下，待门封闭后才进入处理槽区域，从而避免酸雾的外逸。

2.提高清刷能力。对酸洗后清刷工序所用轮刷材质进行调整，以提高酸洗后清刷工序的清刷能力，确保带钢表面的氧化物、垃圾彻底去除。通过技术人员的努力，我们把普通塑料轮刷改为，刷毛上粘结有磨料的新型轮刷。资料显示，新型磨料轮刷以优质尼龙为载体，均匀溶入碳化硅和氧化铝等研磨砂混纺的特殊刷丝，令研磨砂牢固地结合在刷丝内里和表面。该轮刷对带钢表面松散氧化铁屑及微小凹坑内的氧化铁屑清扫彻底。该轮刷刷毛密度大、强度高、弹性好，清刷时的刷洗能力显著提高，为保证带钢表面氧化物彻底去除发挥了重要作用。

3.辅助系统优化

(1)增添机械振动系统。混酸酸洗工艺就是靠硝酸等酸液与氧化铁皮反应从而达到清除待加工料表面残留杂质的作用，因此氧化铁皮的残留量将直接影响酸液的消耗量以及酸雾的产生量。新酸洗线新增1套机械振动装置，用于在酸洗前尽可能将待加工料残留的氧化铁皮去除，不仅可以回收少量氧化铁皮外销创收，还可以减少酸液的消耗以及酸雾的产生。

(2)新增酸液循环系统。氧化铁皮在和酸液反应时，会从待加工料表面脱落，一部分形成离子状态，一部分粉化形成颗粒在酸槽内沉淀，因此原酸洗线生产时，需要定期清理酸槽内的污泥。新线新增I套酸循环系统，该系统将槽内酸分三步进行过滤，分别为①收集>2．5mm颗粒的粗滤器；②液力旋流分离器；③横流微粒过滤器。通过三重过滤，保持酸洗生产线的酸槽中没有大颗粒和淤泥，并且保持含量均匀，避免因金属离子偏高或者含量不均而造成酸的浪费。氨水通过加热形成氨气和水蒸气，氨气会与酸洗废气混合后发生反应，但处理效果并不理想。新线选用纯氨，虽然前期建造液氨站与液氨汽化减压系统投入较大，但是运行情况稳定，效果理想。

4.速度优化。酸洗部分设备的生产设定值:七辊直头机(各辊的压下量)，双切剪(剪隙、搭接量)，焊机(焊接等级)，破鳞拉矫机酸洗最大设定速度。酸洗过程控制系统实时收集生产线各段的速度、活套丰度、开卷机上正在生产钢卷的剩余长度、焊缝的位置等数据，根据这些数据，实时计算生产线各段的最优化速度设定值和活套最大/最小丰度，再将计算结果发送给基础自动化PLC，计算速度优化值的原则:一是产量最大化;二是减少加减速以使能源消耗、设备磨损达到最小;三是尽量保持酸洗速度恒定;四是保持轧机在不换工作辊时不停机;五是不能让入口活套太空;六是不能让出口活套太满。实现方法:基础自动化每隔200ms上传生产线各段的实际速度和活套丰度数据，这些数据在进程收到后，直接保存到共享内存中。进程每隔400ms计算一次当前生产线上各段的速度设定值和各活套的丰度设定值。该设定值和上次下发的设定值进行比较，如果设定值变化很小，就不需要下发，因为基础自动化控制实际带钢速度达到速度设定值需要一个过程，如果设定值下发太频繁，基础自动化系统将无法工作。在计算各段的速度设定值时，首先为各段的速度设定值赋最高可能的速度值，再根据活套的实际状态和带钢焊缝的位置，以及开卷机上带钢剩余的长度等，计算各段的限定速度。活套的丰度设定值来自数据表中存放的经验数据，该数据可由操作工修改。

针对原酸洗线存在的问题，分别从处理系统等多方面对酸洗设备及配套设备进行优化，一方面杜绝了冒黄烟等环保事故，还减少了废水和废气的排放量，改善了周边环境。尤其是速度优化功能的投入，大大提高了酸洗线各段速度的自动优化控制能力，降低了操作工的劳动强度。

参考文献：

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[3]辜蕾钢，王业科，徐文章.热轧酸洗板生产机组的选择与建设[J].轧钢，2016，29(3):30.