CN110820001A - 一种降低酸洗工序中酸耗及铁损的控制方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低酸洗工序中酸耗及铁损的控制方法及其设备，包括第一酸槽、第二酸槽、第三酸槽、第四酸槽和第一循环罐、第二循环罐、第三循环罐、第四循环罐；所述的相同标号的酸槽和循环罐之间存在酸液循环。通过废酸和新酸的自动联排联补，控制循环罐液位、酸液电导率合理使用来降低酸洗酸耗和酸洗铁损。与现有技术相比较，可实现在有效酸洗的基础上降低酸耗。

Description

一种降低酸洗工序中酸耗及铁损的控制方法及其设备

技术领域

本发明涉及一种酸洗工艺方法，特别是一种适用于热轧卷酸洗作业中降低酸洗工序中酸耗及铁损的控制方法。

背景技术

钢材的酸洗处理用于去除热轧原料表面的氧化铁皮，是镀锌钢、涂层钢等带钢表面处理中必要的前工序。传统的酸洗工艺都是通过控制酸洗的盐酸浓度和温度参数来保障带钢的酸洗效果。为了保证有效的酸洗效果，在保证一定的酸洗温度的情况下，要不断往酸罐中补充新酸，用最后一个酸罐排出低浓度的废酸。传统工艺规定每小时供新酸量和最后一个酸罐游离酸浓度低于45g/l时控制排废酸，酸液浓度每4小时检测一次，一般来说目前工艺的酸洗平整机组产线吨钢酸耗80-90L/t。由于ESP产线技术成功开发，使热轧原料厚度从现有工艺的单纯2.0mm以上的厚板，扩展到0.8-4.0mm，因此酸洗工序出现了两个新的技术问题：①吨钢酸耗量与带钢厚度的关系，带钢越薄，吨钢氧化铁皮面积越大，吨钢消耗酸量也越多；②产线酸洗工艺段最大酸洗速度的上限要从普通工艺的280m/min提高到400m/min，适合于2.0mm以下的薄规格热轧原料生产，提高生产效率。因此，现有的酸洗工序中提高速度则酸耗太快，往往会造成补酸不及时，导致酸浓度不够，影响带钢的酸洗效果。但是由于ESP的厚度范围0.8-4.0mm跨度太大，单纯加大新酸洗循环量，有会在厚板酸洗作业中导致无畏的酸消耗损失。

现有工作中，对于这种大跨度厚度的生产，主要靠人工判断、操作、控制：操作工根据生产计划中的带钢厚度规格来提供供酸，同时看带钢表面的酸洗效果，一般来说，按每100吨钢供新酸8-10L来确保酸洗效果，同时再参考每4小时一次送检酸液浓度检测结果进行加酸和排酸。这种人为方式供酸造成酸耗成本增加，而且人工推算值来通过结果来纠正过程，低开酸洗效果不能得到保证，高开则在反馈过程中造成了巨大的浪费。因此，对于大跨度厚度范围内的热轧原料，在保证带钢酸洗效果稳定生产情况下，如何通过降低酸耗使用量来降低成本是长期攻关目标。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种降低酸洗工序中酸耗和酸洗铁损的控制方法。该方法基于传统的酸洗工艺基础上，通过废酸和新酸的自动联排联补，控制循环罐液位、酸液电导率合理使用来降低酸洗酸耗和酸洗铁损。

本发明解决其技术问题的技术方案是：一种降低酸洗工序中酸耗及铁损的控制方法，使相同标号的酸槽和循环罐之间存在循环罐内酸液通过泵和管道经由石墨加热器加热打到相对应的酸槽内的酸洗大循环，同时通过阀门和液位进行控制，使第四循环罐内的酸液向第三循环罐、第二循环罐、第一循环罐不断梯流；其特征在于，所述的阀门和液位控制方法具体为：

(1)第一循环罐液位控制：

当，第一循环罐液位小于30％或大于50％时，加酸和排酸由液位关系控制，其数据来源于第一循环罐内的液位仪：

第一循环罐液位≤30％，第一循环罐停止排酸，开始往第四循环罐补新酸；

第一循环罐液位≥50％，第一循环罐开始排废酸，第四循环罐停止补新酸。

当，第一循环罐液位在30％与50％之间时，加酸和排酸由电导率大小控制，其数据来源于第一循环罐的电导率仪：

电导率≤225ms/cm，第一循环罐开始排废酸，第四循环罐开始补新酸；

电导率≥235ms/cm，第一循环罐停止排废酸，第四循环罐停止补新酸。

(2)第四循环罐液位控制：

第四循环罐液位控制在50％-60％之间，即第四循环罐液位小于50％自动加新酸，大于60％自动停止新酸加酸。

优化方案中，还包括酸洗小循环，所述的酸洗小循环为循环罐内的酸液通过泵和管道经由石墨加热器加热后不经过酸槽，而从另一管道直接回到循环罐的过程。排酸阀门在酸洗小循环时会自动关闭，同时小循环阀门开启。

其中，一种降低酸洗工序中酸耗及铁损的控制方法所使用的设备，其特征在于：包括第一酸槽、第二酸槽、第三酸槽、第四酸槽和第一循环罐、第二循环罐、第三循环罐、第四循环罐；所述的相同标号的酸槽和循环罐之间存在酸液循环，所述的酸液循环包括酸洗大循环和酸洗小循环，所述的酸洗大循环为循环罐内酸液通过泵和管道经由石墨加热器加热打到相对应的酸槽内，再从酸槽回到循环罐；所述的酸洗小循环为循环罐内的酸液通过泵和管道经由石墨加热器加热后不经过酸槽，而从另一管道直接回到循环罐；所述的第四循环罐、第三循环罐、第二循环罐、第一循环罐通过带有酸阀的管路串联；第四循环罐通过酸阀连接加酸通路，第一循环罐通过酸阀连接排酸通路；在各个循环罐内均设有液位仪；在第一循环罐和排酸通路酸阀之间有电导率仪；第四循环罐和进酸通路酸阀之间有电导率仪；所述的第一酸槽和第一循环罐之间的酸液循环为：所述的第一循环罐出酸口通过出酸通道连接第一酸槽入酸口，第一酸槽的出酸口通过带有排酸阀门的管路连接第一循环罐入酸口；所述的出酸通道为：第一循环罐出酸口通过管路经由酸洗泵、石墨加热器进入第一酸槽，在石墨加热器和第一酸槽之间设有补酸阀门；所述的石墨加热器和补酸阀门之间有一酸洗小循环支路经由小循环阀门连接第一循环罐入酸口；所述的第二酸槽和第二循环罐之间的酸液循环为：第二循环罐出酸口通过出酸通道连接第二酸槽入酸口，第二酸槽的出酸口通过带有排酸阀门的管路连接第二循环罐入酸口；所述的出酸通道为：第二循环罐出酸口通过管路经由酸洗泵、石墨加热器进入第二酸槽，在石墨加热器和第二酸槽之间设有补酸阀门，所述的石墨加热器和补酸阀门之间有一酸洗小循环支路经由小循环阀门连接第二循环罐入酸口；所述的所述的第三循环罐和第三酸槽之间、第四循环罐和第四酸槽之间连接关系与第二循环罐和第二酸槽之间的连接关系相同。

与现有技术相比较，本发明具有以下突出的有益效果：

1、本工艺方法适合厚度范围0.8-4.0mm的热轧原料，该范围内原料，均可以实现有效酸洗，并且薄板最大有效酸洗速度的上限可以达到400m/min；

2、自动联排联补，减少了人工测定工作量，简化工作程序，减少人工成本；

3、本工艺方法将钢酸耗从现有的80-90L/T水平降低到55-70L/T，同规格产品的酸洗铁损也大幅降低，平均吨钢酸耗降低了20L/T。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构关联示意图。

图2是本发明实施例2的结构关联示意图。

图3是本发明实施例2的局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

本发明是基于酸洗平整机组，在保证带钢酸洗效果的情况下通过自动联排联补，控制循环罐液位、酸液电导率合理使用，降低酸洗过程酸耗的一种工艺方法。

本发明的硬件依托在于对的酸洗平整机组酸洗段的重新设计，以下叙述针对的是酸洗平整机组酸洗段，机组其他部分根据生产线路不同而不同，并未有限定。

如图1所示，实施例1中，酸洗段分4个酸洗槽，按照带钢进入酸槽的顺序分别命名为第一酸槽1、第二酸槽2、第三酸槽3、第四酸槽4。本实施例机组中，每个酸洗槽长25m，酸洗槽之间通过一对挤酸辊互相隔开，每个酸槽对应一套循环罐：第一循环罐5、第二循环罐6、第三循环罐7、第四循环罐8以保证酸液的供应，相同标号的酸槽和循环罐之间存在酸液循环。循环罐也作为酸液收集罐，每个循环罐之间也是联通的，通过阀门和液位进行控制，使第四循环罐8内的酸液向第三循环罐7、第二循环罐6、第一循环罐5不断梯流。保证每个循环罐浓度从高到低，因此，第一循环罐5酸浓度最低，也是排废酸的循环罐。一旦带钢临时停车，酸洗槽的酸液可排放到相对应的循环罐内。

以上的循环罐和酸槽形成了两个酸洗循环：酸洗大循环和酸洗小循环。

酸洗大循环：循环罐内酸液通过泵和管道经由石墨加热器加热打到相对应的酸槽内，再从酸槽回到循环罐，成为酸洗的大循环。

酸洗小循环：循环罐内的酸液通过泵和管道经由石墨加热器加热后不经过酸槽，而从另一管道直接回到循环罐的过程，称为酸洗小循环系统。

具体结构如图1所示：

第一循环罐5出酸口通过出酸通道连接第一酸槽1入酸口，第一酸槽1的出酸口通过带有排酸阀门的管路连接第一循环罐5入酸口。具体的出酸通道为：

第一循环罐5出酸口通过管路经由酸洗泵9、石墨加热器10进入第一酸槽1，在石墨加热器10和第一酸槽1之间设有补酸阀门。所述的石墨加热器10和补酸阀门之间有一酸洗小循环支路经由小循环阀门连接第一循环罐5入酸口。可以根据具体工况，在出酸通道的酸洗泵9和石墨加热器10之间加设几条酸洗大循环支路连接第一酸槽1入酸口，所述的酸洗大循环支路上有石墨加热器10。

第二循环罐6出酸口通过出酸通道连接第二酸槽2入酸口，第二酸槽2的出酸口通过带有排酸阀门的管路连接第二循环罐6入酸口。具体的出酸通道为：

第二循环罐6出酸口通过管路经由酸洗泵、石墨加热器进入第二酸槽2，在石墨加热器和第二酸槽2之间设有补酸阀门，所述的石墨加热器和补酸阀门之间有一酸洗小循环支路经由小循环阀门连接第二循环罐6入酸口。可以根据具体工况，在出酸通道的酸洗泵和石墨加热器之间加设几条酸洗大循环支路连接第二酸槽2入酸口。优化方案中，出酸通道中的石墨加热器为双路并联。

第三循环罐7和第三酸槽3之间、第四循环罐8和第四酸槽4之间的连接关系与第二循环罐6和第二酸槽2之间的连接关系相同，在此不再累述。

所述的第四循环罐8、第三循环罐7、第二循环罐6、第一循环罐5通过带有酸阀的管路串联。第四循环罐8通过酸阀连接加酸通路，另有自循环通路，也就是自循环出酸口经由酸洗泵连接所述的加酸通路。第一循环罐5通过酸阀连接排酸通路。

在各个循环罐内均设有有液位仪。在第一循环罐5和排酸通路酸阀之间有电导率仪。第四循环罐8和进酸通路酸阀之间有电导率仪。

所述的液位仪和电导率仪的数据与中心控制系统数据连接，所述的排酸阀门、补酸阀门、小循环阀门、酸阀由中心控制系统远程控制启闭。所述的中心控制系统的硬件连接和软件设置为现有技术，根据不同的供应商其具体的数据处理方式不同，属于本领域公知，此处不再累述。

与传统酸洗工艺比较，本发明酸槽酸液温度与传统酸槽酸液温度控制范围没有太多差别。本发明重点在自动加新酸和排酸的控制方式的创新。

技术方案：

1、酸洗工艺参数

(1)酸液总浓度在190-230g/l；

(2)第一酸槽1、第二酸槽2、第三酸槽3、第四酸槽4酸液温度在75-82℃，具体分别设置为82、80、80、75℃；

(3)第一酸槽1游离酸浓度40-60g/l。

2、酸洗槽内加入缓蚀剂

带钢在酸洗时，酸溶液可以通过氧化铁皮的空隙和裂纹直接进入铁皮内部与钢基发生作用，会造成：①生成的氢原子部分扩散到钢基内部，产生氢脆；②生成的氢原子部分结合成氢分子从酸液中逸出，形成“酸雾”，使工作环境恶化；③生成的氢原子部分结合成氢分子从酸液中逸出，形成“酸雾”，使工作环境恶化。加入缓蚀剂的目的是保护裸露的钢基不被腐蚀，以降低带钢和酸的消耗，并防止氢原子向钢材内部扩散，改善带钢的性能，在酸洗液表面形成泡沫层，防止“酸雾”逸出，从而改善工作环境。经过实验跟踪：缓蚀剂浓度0.8‰-1.0‰，降低酸耗和酸洗铁损，控制成本最为合理。本实施例中选用的是路宝利厂家IB45/80型号的缓蚀剂，但由于缓蚀剂为本领域公知，因此，其他厂家的用于酸洗流程的缓蚀剂也可以使用。

3、自动联排联补设定：

(1)第一循环罐5液位控制

在大循环条件下，当补酸阀门、排酸阀门处于自动状态时，进行以下设定：

当，第一循环罐5液位小于30％或大于50％时，加酸和排酸由液位关系控制，其数据来源于第一循环罐5内的液位仪：

第一循环罐5液位≤30％，第一循环罐5停止排酸，开始往第四循环罐8补新酸；

第一循环罐5液位≥50％，第一循环罐5开始排废酸，第四循环罐8停止补新酸。

当，第一循环罐5液位在30％与50％之间时，加酸和排酸由电导率大小控制，其数据来源于第一循环罐5的电导率仪：

电导率≤225ms/cm，第一循环罐5开始排废酸，第四循环罐8开始补新酸；

电导率≥235ms/cm，第一循环罐5停止排废酸，第四循环罐8停止补新酸。

所述的排酸补酸过程，由启闭加酸通路和排酸通路的酸阀来实现。以上联动过程在现有阀门自动控制程序中可以自行加入参数设定，不用人工干预，也不用引入新的软件。其中酸液电导率通过酸槽内的电导率仪器进行在线测量。

(2)第四循环罐8液位控制

第四循环罐8液位控制在50％-60％之间，即第四循环罐8液位小于50％自动加新酸，大于60％自动停止新酸加酸。

所述的补酸过程，由启闭加酸通路的酸阀来实现。以上过程在现有程序中可以自行加入参数设定，不用人工干预，自动程序控制阀门启闭。

(3)排酸阀门与小循环阀门

排酸阀门在酸洗小循环时会自动关闭，同时小循环阀门开启，一般用于换辊等操作。

操作工每8小时取第一循环罐5酸液送化验室检测，通过检测酸液的浓度判断电导率仪器检测数据是否正常。

对改良前后的酸洗进行了比较，结果如下表：

从上述结果可以看出，使用本方法薄板最大有效酸洗速度的上限可以达到400m/min，同等厚度规格钢酸耗和酸洗铁损都较现有技术有了不同程度的降低，平均吨钢酸耗降低了20L/T。

为了进一步的进行控制酸耗和铁损，本发明对酸洗平整机组做了如下改良：

如图2所示，实施例2在酸洗平整机组的酸洗段和五级漂洗段连接处增加一个预漂洗段，并对第四酸槽4做了优化。为了更好地进行叙述，以带钢进入方向为前，反之为后。

实施例2包括酸洗段、预漂洗段和漂洗段，其中所述的漂洗段具体为五级漂洗段。

如图2、3所示，挤酸辊11位于第四酸槽4后端，用于挤掉带钢表面的盐酸。所述的挤酸辊11的前上方有与第四循环罐8连通的喷酸梁24，通过喷酸嘴往带钢喷酸，带钢表面形成酸洗紊流，提高酸洗效率。第四酸槽4后段底部有排酸管道25，排酸管道25为三通，两个出口设有循环阀门和排污阀门，分别控制两个路径，循环阀门控制含水的盐酸进入第一循环罐5，排污阀门是直接把含水的废酸排入废水罐。正常生产过程中，排污阀门关闭。

所述的预漂洗段在酸洗段第四酸槽4挤酸辊11和五级漂洗段12之间，所述的预漂洗段包括：预漂洗槽14、预漂洗槽盖板15、喷水梁16、废水管道17、挤水辊18。在预漂洗槽14的前端有前挡板19，后端有后挡板20。预漂洗槽盖板15的目的是防止酸雾溢出，污染环境。喷水梁16包括上喷水梁和下喷水梁，其目的在于用水冲洗掉带钢表面残留大量盐酸。废水管道17含酸废水排到废水罐。挤水辊18挤掉带钢表面大量的水。预漂洗槽盖板15的长度长于预漂洗槽14，其下部对应第四酸槽4挤酸辊11的位置安装有挤酸辊前后挡板22，防止大量酸流入预漂洗槽中预漂洗段，而不进入酸洗段，还可防止漂洗水进入酸槽稀释酸液浓度。在预漂洗槽盖板15的下部对应挤水辊18的位置安装有挤水辊前后挡板23，防止大量的水进入五级漂洗段12所在的槽体。

需要说明的是，本发明的特定实施方案已经对本发明进行了详细描述，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种降低酸洗工序中酸耗及铁损的控制方法，使相同标号的酸槽和循环罐之间存在循环罐内酸液通过泵和管道经由石墨加热器加热打到相对应的酸槽内的酸洗大循环，同时通过阀门和液位进行控制，使第四循环罐内的酸液向第三循环罐、第二循环罐、第一循环罐不断梯流；其特征在于，所述的阀门和液位控制方法具体为：

(1)第一循环罐液位控制：

当，第一循环罐液位小于30％或大于50％时，加酸和排酸由液位关系控制，其数据来源于第一循环罐内的液位仪：

第一循环罐液位≤30％，第一循环罐停止排酸，开始往第四循环罐补新酸；

第一循环罐液位≥50％，第一循环罐开始排废酸，第四循环罐停止补新酸。

当，第一循环罐液位在30％与50％之间时，加酸和排酸由电导率大小控制，其数据来源于第一循环罐的电导率仪：

电导率≤225ms/cm，第一循环罐开始排废酸，第四循环罐开始补新酸；

电导率≥235ms/cm，第一循环罐停止排废酸，第四循环罐停止补新酸。

(2)第四循环罐液位控制：

第四循环罐液位控制在50％-60％之间，即第四循环罐液位小于50％自动加新酸，大于60％自动停止新酸加酸。

2.根据权利要求1所述的一种降低酸洗工序中酸耗及铁损的控制方法，其特征在于：还包括酸洗小循环，所述的酸洗小循环为循环罐内的酸液通过泵和管道经由石墨加热器加热后不经过酸槽，而从另一管道直接回到循环罐的过程。

3.根据权利要求2所述的一种降低酸洗工序中酸耗及铁损的控制方法，其特征在于：排酸阀门在酸洗小循环时会自动关闭，同时小循环阀门开启。

4.一种降低酸洗工序中酸耗及铁损的控制方法所使用的设备，其特征在于：包括第一酸槽、第二酸槽、第三酸槽、第四酸槽和第一循环罐、第二循环罐、第三循环罐、第四循环罐；所述的相同标号的酸槽和循环罐之间存在酸液循环，所述的酸液循环包括酸洗大循环和酸洗小循环，所述的酸洗大循环为循环罐内酸液通过泵和管道经由石墨加热器加热打到相对应的酸槽内，再从酸槽回到循环罐；所述的酸洗小循环为循环罐内的酸液通过泵和管道经由石墨加热器加热后不经过酸槽，而从另一管道直接回到循环罐；所述的第四循环罐、第三循环罐、第二循环罐、第一循环罐通过带有酸阀的管路串联；第四循环罐通过酸阀连接加酸通路，第一循环罐通过酸阀连接排酸通路；在各个循环罐内均设有液位仪；在第一循环罐和排酸通路酸阀之间有电导率仪；第四循环罐和进酸通路酸阀之间有电导率仪；所述的第一酸槽和第一循环罐之间的酸液循环为：所述的第一循环罐出酸口通过出酸通道连接第一酸槽入酸口，第一酸槽的出酸口通过带有排酸阀门的管路连接第一循环罐入酸口；所述的出酸通道为：第一循环罐出酸口通过管路经由酸洗泵、石墨加热器进入第一酸槽，在石墨加热器和第一酸槽之间设有补酸阀门；所述的石墨加热器和补酸阀门之间有一酸洗小循环支路经由小循环阀门连接第一循环罐入酸口；所述的第二酸槽和第二循环罐之间的酸液循环为：第二循环罐出酸口通过出酸通道连接第二酸槽入酸口，第二酸槽的出酸口通过带有排酸阀门的管路连接第二循环罐入酸口；所述的出酸通道为：第二循环罐出酸口通过管路经由酸洗泵、石墨加热器进入第二酸槽，在石墨加热器和第二酸槽之间设有补酸阀门，所述的石墨加热器和补酸阀门之间有一酸洗小循环支路经由小循环阀门连接第二循环罐入酸口；所述的所述的第三循环罐和第三酸槽之间、第四循环罐和第四酸槽之间连接关系与第二循环罐和第二酸槽之间的连接关系相同。

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