过酸洗是因为酸洗的时间过长,是钢管基体受到了过分的侵蚀,伴随着表面粗糙等缺陷。产生过酸洗的原因,主要是因为没有严格遵照工艺规程来操作,把酸洗时间延长了,或将酸洗溶液的温度及浓度提高的结果。其次是钢管基体表面组织中有非金属夹杂、偏析及内应力等原因存在的结果。
简介
产生过酸洗的原因,主要是因为没有严格遵照工艺
规程来操作,把酸洗时间延长了,或将酸洗溶液的温度及浓度提高的结果。其次是钢管基体表面组织中有非金属夹杂、偏析及内应力等原因存在的结果。
国内大多数冷轧厂酸轧联合机组的酸洗部分为层流浅槽盐酸酸洗,一般由4个酸洗槽组成(1 # ~4 # ),酸洗槽全长~100m。四个酸洗槽的酸液温度控制范围为65~85℃,酸洗工艺段最大速度200m/min。
为了提高带钢的酸洗质量,在1#酸洗槽前设置了一台
拉伸矫直机。拉伸矫直机的作用是对热轧来料进行破鳞和板形矫正。
少数冷轧厂酸洗机组和主轧机是各自独立的,酸洗机组的故障对轧机无影响。大部分酸轧机组联合生产线,酸洗和轧机形成一条连续生产线,所以带钢酸洗质量不但影响轧后带钢质量,同时影响到轧机的运行稳定。特别是当出现带钢酸洗质量缺陷时,要对酸洗工艺或设备进行调整,可能对轧机生产节奏产生一定的影响。所以控制酸洗段良好运行,不仅是保证轧后带钢质量及成品质量的条件之一,同时也是保证整个酸洗机组紧凑生产的先决条件。
盐酸酸洗原理
理论上讲,带钢表面
氧化铁皮从外层到内层分别为Fe2O3、Fe3O4、FeO。它们分别与盐酸发生反应,主要从以下三种方式除去氧化铁皮:
1)
氧化铁皮与盐酸发生化学反应而被溶解(溶解作用)
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O (1)
Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O(2)
FeO+2HCl=FeCl2+H2O (3)
2) 金属铁与酸作用生成氢气,氢气在外溢的过程中机械地剥落氧化铁皮(机械剥离作用)。
Fe+2HCl=FeCl2+H2 ↑ (4)
这个反应其实是:
Fe=Fe2++2e- (5)
2H++2e-=H2 (6)
3) 生成的原子氢使铁的氧化物还原成易于酸作用的亚铁化合物,然后与酸作用而除去。
带钢经酸洗、水漂洗及干燥后其表面应呈灰白色或银白色。在生产中,当某个环节出现问题时,就有可能导致酸洗质量达不到生产需要,从而影响整个酸轧机组的生产节奏,甚至影响成材率和产生废品。
带钢酸洗质量缺陷
带钢酸洗表面质量缺陷主要有欠酸洗缺陷、过酸洗缺陷,停车斑、水印等。造成带钢出现酸洗质量缺陷的主要原因有:热轧来料质量情况、酸洗拉伸矫直机工艺和设备功能、酸洗工艺段工艺和工艺段设备、缓蚀剂的使用情况等。
欠酸洗的发生
带钢经酸洗后,表面残留局部未洗掉的氧化铁皮,经轧制后板面颜色暗,严重的板面发黑或花脸状,通常称之为欠酸洗缺陷。由于氧化铁皮与带钢本体相比,其相对摩擦较小,易造成润滑条件发生变化,严重的可能造成带钢延伸不均,出现浪形等缺陷;同时,氧化铁皮的压入,使最终产品的表面质量带来不利影响;当氧化铁皮出现脱落现象时,易粘在轧辊表面,产生辊印缺陷。
1 欠酸洗缺陷产生原因
影响带钢酸洗质量的主要因素有:带钢表面氧化铁皮的成分与厚度分布、拉矫机工艺、带钢板形质量,酸洗工艺等。
1) 带钢表面氧化铁皮的成分与厚度分布
带钢表面氧化铁皮的成分与厚度分布影响着沿
热轧带钢卷取时各部分的温度,导致带钢冷却速不同,即沿带钢长度方向的头、中、尾以及沿宽度方向的边部和中部的温度和冷却速度不同,造成同一带钢各部分的氧化铁皮结构和厚度不同,在冷轧酸洗过程中产生局部欠酸洗现象。
2) 拉矫机工艺
冷轧拉矫机不正常工作或拉矫延伸系数不够,使铁皮未经充分破碎、剥离,影响酸洗效果。
3) 带钢板形质量
带钢板形差,如镰刀弯,浪形等,特别是热轧来料浪形比较普遍,易造成局部欠酸洗。
4) 酸洗工艺
酸洗工艺不适当,如酸洗浓度、温度偏低、酸洗速度太快、酸洗时间不足、亚铁浓度高、未及时补充酸液、酸洗过程中酸洗槽内带钢张力过大、带钢垂度小,使带钢未全部浸入酸液中等。
2 控制措施
当带钢在规定的运行速度情况下,出现欠酸洗质量缺陷,则采取如下措施:
1)拉矫工艺控制
如果冷轧所用的原料浪形问题严重,在进入冷轧机组前最好地办法是最大程度地优化拉矫工艺,最大程度的改善板形,尽量保证进入酸洗槽的带钢板形良好。同时,针对来料双边浪严重的情况,除通过拉矫机尽量调整板形外,在条件允许的前提下,适当增加带钢在酸洗槽内的垂度,以最大限度地提高带钢在酸洗槽内的浸泡量,从而减少由于双边浪对带钢酸洗效果的影响。
2)酸洗工艺段工艺参数控制
当带钢出现欠酸洗缺陷时,首先应该适当降低酸洗工艺段速度。如速度减到一定程度,如下降20%,仍有欠酸洗时,应适当升高酸液温度。如此时仍然存在欠酸洗缺陷,则相应适当提高酸液浓度,最终达到控制欠酸洗缺陷的目的。
过酸洗的发生
带钢在酸液中停留时间过长,表面逐渐变成粗糙的麻面,板面发黑,称之为过酸洗。存在过酸洗缺陷的带钢,其
表面粗糙度大于酸洗质量正常的带钢,其在轧制过程中产生的铁屑量大大增加,从而影响到乳化液系统的清洁性和轧后带钢表面残留物的多少,给后工序生产带来不利因素。
1 过酸洗出现的原因
过酸洗出现的原因有多方面:
①酸洗时间过长,酸洗液腐蚀带钢基体。
②酸洗液浓度太高,使铁的氧化物增多、酸反应速度加快,在反应充分完毕后,带钢还未离开酸洗槽进而腐蚀基体。
③酸洗液温度偏高,同样使铁氧化物增多,酸反应速度加快,反应完毕后腐蚀铁基体。
2 预防控制措施
主要是从酸洗工艺入手,合理控制酸洗温度、酸洗速度、酸洗液浓度、加适当的缓蚀剂等来控制铁基体和酸的反应时间和反应速度。其中添加适当缓蚀剂是比较方便、有效且可操作性强的控制手段。
缓蚀剂的主要作用是比氢更紧地吸附在钢表面上,从而有效地阻止了氢的反应,因为对于铁的溶解过程伴有电子的得失,因此这一反应受到了很大的抑制。在铁的酸洗操作中,缓蚀剂抑制腐蚀的作用极为重要。铁离子特别是在酸度下降的情况下能水解成难溶解的
氢氧化铁。氢氧化铁形成给酸洗工艺带来一系列问题,因此应当避免。
根据酸洗缓蚀剂的原理,一种良好的缓蚀剂应满足以下要求:能够有效地降低金属铁的溶解速度,但对氧化铁皮的溶解无减慢作用;能够有效地阻止氢原子往钢材中扩散;能够很好地溶解在酸溶液中,具有较高的缓蚀效率;在酸洗温度下稳定,并保持其缓蚀效率;形成的保护膜要易于用水洗掉;能够在酸液表面形成泡沫,以减少酸雾产生;不妨碍废酸液中铁盐的提取处理,也不影响副产物的质量,价格便宜,易于制取,且能长期存放不变质。
如果热轧来料中Al 含量偏低,低合金钢中Si 含量偏高,Al 在反应中可作为阴极保护铁基体,而Si 则会产生硅胶吸附氧化铁皮和其他杂质,针对这种情况,我们应选用相应的适合本厂实际情况的缓蚀剂。
成因
过酸洗的钢带对后道工序影响很大,其沿展性大大降低,轧制中容易出像断裂和破碎,并造成跑偏和粘辊。成因为:
1)酸洗时间长,铁的氧化物和酸反应完毕后腐蚀基体;
2)酸液浓度高,铁的氧化物和酸反应速度升高,在反应充分完毕后,钢带还未离开酸槽进而腐蚀基体;
3)酸液温度高,反应速度快;
4)酸液喷射量大,酸液量充足;
5)紊流度大等。
解决方法
1)降低酸液浓度;
2)适当降低酸液温度;
3)减少酸液喷射量;
4)适当加入缓蚀剂,缓蚀剂在基体上形成保护膜保护基体,使基体不受腐蚀。
总结
国内冷轧酸洗工艺经过多年优化,带钢酸洗质量得到了控制。但偶尔会出现带钢酸洗质量不良的现象,从而影响酸轧机组生产节奏和轧后带钢表面质量的情况。
由于氧化铁皮的产生是在热轧加热、轧制和卷取过程中产生,所以优化热轧工艺,合理控制除鳞工艺、终轧温度、轧制速度、冷却速度、卷取温度等,以减少带钢表面的氧化铁皮量或氧化铁皮层(Fe2O3, Fe3O4 ,FeO)的组成比例及其分布;其次合理控制热轧板形,也会减少局部欠酸洗的情况。在现有的原料情况下,严格按照酸洗段工艺控制、对异常情况及时进行调整、控制,是保证带钢酸洗质量的前提。