CN112746283B - 一种钛板酸洗系统及其工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钛板酸洗系统，包放卷机构、焊接机构、退火机构、抛丸机构、酸洗机构、清洗机构、烘干机构、卷取机构；放卷机构位于焊接机构一侧，卷取机构位于烘干机构一侧；焊接机构到烘干机构依次是退火机构、抛丸机构、酸洗机构和清洗机构；酸洗机构包括酸洗池、挤干槽、酸液罐、换热机构、辅助清理机构、挤干机构；辅助清理机构包括支撑板组、钢丝滚刷、支撑臂、调节固定座；挤干机构包括固定架、第二导向轴、第二弹簧、转动轴、挤干辊辊体、第二限位板。本发明通过辅助清理机构和石墨换热机构的使用，大大提高了酸洗过程去除氧化皮的效率和效果；同时挤干机构能够根据钛板厚度实现自适应调节。

Description

一种钛板酸洗系统及其工艺
技术领域
本发明属于钛板酸洗技术领域，特别涉及一种钛板酸洗系统及其工艺。
背景技术
不锈钢、钛板等需要退火使其性能达到使用需求；退火后需要酸洗系统对钛板进行酸洗去除氧化皮；虽然现有酸洗工艺已经比较成熟，但是在使用过程中仍出现以下问题；
1)现有酸洗池酸温通过高温蒸汽进行提温和调节；蒸汽消耗量过大同时易对酸液造成稀释；降低了酸洗效果；
2)现有酸洗系统酸洗过程中通常只通过酸洗液进行浸泡接触进行酸洗反应去除氧化皮和黑皮等，在酸洗过程中，酸液会持续消耗，浓度降低，进而酸洗效果会降低；
3)现有的钛板表面酸液通常采用挤干辊进行挤干；但是长时间的挤干工作，在挤干辊表面会有酸液残留堆积使挤干效果降低；挤干辊压力过大会影响钛板传输，压力过小会降低挤干效果，需要人工根据钛板厚度不同而调节，不能做到跟随不同厚度的钛板进行自适应调节；
4)虽然钛板退火工艺已经比较成熟，但仍存在部分工艺在退火后，钛板的力学性能达不到标准或处于标准下限。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中不足，提供一种钛板酸洗系统，通过辅助清理机构和石墨换热机构的使用，大大提高了酸洗过程去除氧化皮的效率和效果；同时挤干机构能够根据钛板厚度实现自适应调节。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种钛板酸洗系统，包放卷机构、焊接机构、退火机构、抛丸机构、酸洗机构、清洗机构、烘干机构、卷取机构；放卷机构位于焊接机构一侧，卷取机构位于烘干机构一侧；焊接机构到烘干机构依次是退火机构、抛丸机构、酸洗机构和清洗机构。
所述酸洗机构包括酸洗池、挤干槽、酸液罐、换热机构、辅助清理机构、挤干机构；挤干槽位于酸洗池两端；挤干机构位于挤干槽内；辅助清理机构位于酸洗池内；换热机构和酸液罐位于酸洗池一侧。
所述酸洗池顶部设有盖板；盖板四周设有隔离板；酸洗池外壁设有混液池和排放管；酸洗池顶部端口设有隔离水槽，隔离水槽内灌有清水；酸洗池内部设有撑辊和压辊；盖板封盖酸洗池顶部端口，隔离板插入隔离水槽内。
所述换热机构包括石墨换热器和第二抽吸泵；石墨换热器两端设有酸液进出口，石墨换热器侧身设有蒸汽进出口；第二抽吸泵位于钛板出酸洗池端口一侧，通过管道连接酸洗池和石墨换热器酸液进出口；石墨换热器通过管道来连接混液池一侧，混液池位于钛板进酸洗池端口一侧；所述酸液罐一侧设有第一抽吸泵。
所述辅助清理机构包括支撑板组、钢丝滚刷、支撑臂、调节固定座；所述支撑板组包括第一支撑板和第二支撑板；第一支撑板和第二支撑板两端固定在酸洗池内壁上，第一支撑板中间设有固定板，固定板方向与第一支撑板垂直设定；第二支撑板和固定板两端分别设有支撑臂；所述调节固定座固定在支撑臂底端；所述调节固定座上设有限位轴、第一导向轴和第一弹簧；第一导向轴一端设有法兰板；所述第一弹簧套接第一导向轴，第一弹簧一端顶触法兰板，另一端顶触支撑臂；所述钢丝滚刷两端分别活动连接第一支撑板一端支撑臂上的调节固定座和固定板一端支撑臂上的调节固定座。
所述挤干机构包括固定架、第二导向轴、第二弹簧、转动轴、挤干辊辊体、第二限位板；所述固定架固定在挤干槽内壁上；第二导向轴一端设有固定座，另一端穿过固定架并通过通孔相互活动连接，同时第二导向轴上设有第一限位板、螺纹和螺母；所述第二弹簧套接第二导向轴，第二弹簧一端顶触第一限位板，另一端顶触固定架；螺母活动连接螺纹；所述转动轴两端活动连接第二导向轴一端的固定座；转动轴上设有花键并且转动轴两端设有螺纹；所述挤干辊辊体设有花键槽，并通过花键槽套接转动轴；然后通过第二限位板配合转动轴两端的螺纹将挤干辊辊体固定。
一种钛板酸洗工艺，其具体步骤如下；
1)放卷：通过放卷机构对钛板进行放卷；
2)焊接：通过焊接机构将相邻两组钛板进行焊接固定，便于钛板整体酸洗；
3)退火：通过退火机构对钛板进行退火处理，然后进行冷却；退火包括预热阶段、加热阶段、均热阶段；预热阶段为520-580℃，预热时间为15-20min；加热一段为600-750℃，加热时间为5-8min；加热二段为780-950℃，加热时间为8-10min；均热段为1050-1150℃，均热时间为3.5-7min；然后在通过后续冷却进行冷却；
4)破磷抛丸；通过抛丸机对退火后的钛板进行抛丸处理；
5)酸洗：通过酸洗机构对钛板进行酸洗去除氧化皮；酸洗机构主要通过若干酸洗池依次连接构成；分别为硫酸段和混酸段，混酸段分为混酸一段、混酸二段；其中硫酸段硫酸浓度为130-170g/L，金属离子≤60g/L，酸温60-70℃；混酸段采用硝酸混合氢氟酸，混酸一段中硝酸浓度为75-95g/L，氢氟酸浓度为4-7g/L，金属离子≤50g/L，酸温为45-55℃；混酸二段中硝酸浓度为55-75g/L，氢氟酸浓度为3-5g/L，金属离子≤30g/L，酸温为30-40℃；硫酸段传输速度在20-30m/min，酸洗时间为8-12min，混酸一段和混酸二段传输速度30-40m/min，酸洗时间为16-20min；
首先，钛板进入酸洗池通过压辊后大部浸入酸洗液中；钛板传输过程中经过辅助清理机构，钛板摩擦带动钢丝滚刷转动以滚刷钛板表面的氧化皮等；
其次，酸洗过程中，酸洗池一侧的石墨换热机构对酸洗液进行持续换热调节以保证酸温进而实现最大酸洗效果；
酸洗过程中酸液会持续消耗，通过第一抽吸泵抽吸酸液罐中的新酸液进行加注酸洗池；每酸洗550-650m钛板后通过抽取装置随机抽取酸洗池内酸洗液进行酸液浓度检测，酸洗钛板每270-330m，在混酸段通过第一抽吸泵抽吸酸液罐中氢氟酸和硝酸的新混酸液26-30kg进入混液池，与换热后的旧酸液相互混合后进入酸液池，在此过程中使新旧酸液更快的混合均匀；
6)清洗烘干：通过清洗机构对酸洗后的钛板进行清洗，然后通过烘干系统对钛板进行烘干；
7)卷取：首先对连续钛板进行裁切断板，然后卷取机构进行卷辊收取。
本发明与现有技术相比较有益效果表现在：
1)本发明中设有辅助清理机构，钛板在酸洗液的传输过程中通过摩擦带动钢丝滚刷转动，摩擦卷起钛板表面氧化皮，并且翻滚酸洗液，提高了酸洗效果和效率；
2)本发明设有石墨换热机构，通过石墨换热代替蒸汽加热酸洗液的方法，使提温过程均匀稳定，同时降低了蒸汽消耗和蒸汽对酸液的稀释；
3)本发明设有第一抽吸泵，在酸洗过程中能够定时定量的加注少量新酸洗液以应对酸洗过程中酸洗液的消耗，保证酸洗过程和效果；
4)挤干机构中的挤干辊辊体可实现快速更换，以便于清理表面因长期工作残留堆积的酸洗液；同时第二弹簧带动挤干辊辊体根据钛板厚度实现自适应调节，避免了人工调节的弊端。
附图说明
附图1是本发明一种钛板酸洗系统结构示意图；
附图2是本发明一种钛板酸洗系统中酸洗池内部结构示意图；
附图3是本发明一种钛板酸洗系统中挤干机构的结构示意图；
附图4是本发明一种钛板酸洗系统中挤干辊辊体和转动轴的结构示意图；
附图5是本发明一种钛板酸洗系统中辅助清理机构的结构示意图；
附图6是本发明一种钛板酸洗系统中盖板的结构示意图；
图中：1、酸洗池；11、盖板；111、隔离板；12、混液池；14、排放管；15、隔离水槽；16、撑辊；17、压辊；2、挤干槽；3、酸液罐；31、第一抽吸泵；4、换热机构；41、石墨换热器；411、蒸汽进出口；42、第二抽吸泵；5、辅助清理机构；51、支撑板组；511、第一支撑板；5111、固定板；512、第二支撑板；52、钢丝滚刷；53、支撑臂；54、调节固定座；541、限位轴；542、第一导向轴；543、第一弹簧；6、挤干机构；61、固定架；62、第二导向轴；621、第一限位板；622、螺母；63、第二弹簧；64、转动轴；641、花键；65、挤干辊辊体；651、花键槽；66、第二限位板；7、钛板。
具体实施方式
为方便本技术领域人员的理解，下面结合附图1-6，对本发明的技术方案进一步具体说明。
一种钛板酸洗系统，包放卷机构、焊接机构、退火机构、抛丸机构、酸洗机构、清洗机构、烘干机构、卷取机构；放卷机构位于焊接机构一侧，卷取机构位于烘干机构一侧；焊接机构到烘干机构依次是退火机构、抛丸机构、酸洗机构和清洗机构。
所述酸洗机构包括酸洗池1、挤干槽2、酸液罐3、换热机构4、辅助清理机构5、挤干机构6；挤干槽2位于酸洗池1两端；挤干机构6位于挤干槽2内；辅助清理机构5位于酸洗池1内；换热机构4和酸液罐3位于酸洗池1一侧。
所述酸洗池1顶部设有盖板11；盖板11四周设有隔离板111；酸洗池1外壁设有混液池12和排放管14，排放管14用于检修酸洗池1时排空酸洗液；酸洗池1顶部端口设有隔离水槽15，隔离水槽15内灌有清水；酸洗池1内部设有撑辊16和压辊17，撑辊16用于支撑钛板7传输，压辊17用于压制钛板7浸入酸洗池1中的酸洗液内；盖板11封盖酸洗池1顶部端口，隔离板111插入隔离水槽15内用于密封阻挡酸洗池1内酸雾的溢出。
所述换热机构4包括石墨换热器41和第二抽吸泵42；石墨换热器41两端设有酸液进出口，石墨换热器41侧身设有蒸汽进出口411；蒸汽进出口411用于循环进出高温蒸汽，酸液进出口用于循环进出酸洗液，实现两种介质的热量交换；第二抽吸泵42位于钛板7出酸洗池1端口一侧，通过管道连接酸洗池1和石墨换热器41酸液进出口；石墨换热器41通过管道来连接混液池12一侧，混液池12位于钛板7进酸洗池1端口一侧；通过第二抽吸泵42抽吸酸洗液经过石墨换热器41换热后传输进混液池12再进入酸洗池1，保证酸液温度和酸洗效果。
所述酸液罐3一侧设有第一抽吸泵31；更换酸液时，关闭换热机构4然后通过第一抽吸泵31抽吸将酸液罐3内新鲜酸液送入混液池12然后进入酸洗池1；当第一抽吸泵31依照酸洗工艺在钛板7酸洗过程中定时加入定量的新酸液以补充酸液损耗时，混液池12内的新酸洗液和换热后的旧酸洗液混合后进入酸洗池1内使酸液浓度和热量更加均匀。
所述辅助清理机构5包括支撑板组51、钢丝滚刷52、支撑臂53、调节固定座54；所述支撑板组51包括第一支撑板511和第二支撑板512；第一支撑板511和第二支撑板512两端固定在酸洗池1内壁上，第一支撑板511中间设有固定板5111，固定板5111方向与第一支撑板511垂直设定；第二支撑板512和固定板5111两端分别设有支撑臂53；所述调节固定座54固定在支撑臂53底端；所述调节固定座54上设有限位轴541、第一导向轴542和第一弹簧543；限位轴541的使用避免调节固定座54以第一导向轴542为轴心转动；第一导向轴542一端设有法兰板；所述第一弹簧543套接第一导向轴542，第一弹簧543一端顶触法兰板，另一端顶触支撑臂53；所述钢丝滚刷52两端分别活动连接第一支撑板511一端支撑臂53上的调节固定座54和固定板5111一端支撑臂53上的调节固定座54；钢丝滚刷52跟随钛板7传输并通过两者相互摩擦而进行转动从而对钛板7表面的氧化皮进行清理使其更好的与酸液进行反应；钢丝滚刷52呈“人”字形排列，使氧化皮向中间集中并与被带动翻滚的酸液充分反应，提高了清理效率。
通过第一弹簧543弹力使调节固定座54和钢丝滚刷52跟随钛板7张力而上下自动调节；避免使用固定式结构而不能跟随钛板7厚度、张力大小、传输速度等自适应调节而来的弊端；使钢丝滚刷52清理钛板7表面的氧化皮效果更好。
所述挤干机构6包括固定架61、第二导向轴62、第二弹簧63、转动轴64、挤干辊辊体65、第二限位板66；所述固定架61固定在挤干槽2内壁上；第二导向轴62一端设有固定座，另一端穿过固定架61并通过通孔相互活动连接，同时第二导向轴62上设有第一限位板621、螺纹和螺母622；所述第二弹簧63套接第二导向轴62，第二弹簧63一端顶触第一限位板621，另一端顶触固定架61；螺母活动连接螺纹；通过第二弹簧63弹力推动第二导向轴62上下移动，通过转动螺母622调节第二导向轴62移动距离；所述转动轴64两端活动连接第二导向轴62一端的固定座；转动轴64上设有花键641并且转动轴64两端设有螺纹；所述挤干辊辊体65设有花键槽651，并通过花键槽651套接转动轴64；然后通过第二限位板66配合转动轴64两端的螺纹将挤干辊辊体65固定；挤干辊辊体65因长时间使用后可实现更换并清理表面的沉积酸液等；通过第二弹簧63的弹力作用实现了挤干辊辊体65根据钛板7厚度的自适应调节；避免了人工调节的弊端。
实施例1：
一种钛板酸洗工艺，其具体步骤如下；
1)放卷：通过放卷机构对钛板进行放卷；
2)焊接：通过焊接机构将相邻两组钛板进行焊接固定，便于钛板整体酸洗；
3)退火：通过退火机构对钛板进行退火处理，然后进行冷却；退火包括预热阶段、加热阶段、均热阶段；预热阶段为535℃，预热时间为18min；加热一段为680℃，加热时间为7.5min；加热二段为950℃，加热时间为9min；均热段为1135℃，均热时间为4.5min；然后在通过后续冷却进行冷却；
4)破磷抛丸；通过抛丸机对退火后的钛板进行抛丸处理；
5)酸洗：通过酸洗机构对钛板进行酸洗去除氧化皮；酸洗机构主要通过若干酸洗池依次连接构成；分别为硫酸段和混酸段，混酸段分为混酸一段、混酸二段；其中硫酸段硫酸浓度为160g/L，金属离子50g/L，酸温62℃；混酸段采用硝酸混合氢氟酸，混酸一段中硝酸浓度为75g/L，氢氟酸浓度为5.5g/L，金属离子45g/L，酸温为45℃；混酸二段中硝酸浓度为70g/L，氢氟酸浓度为4.5g/L，金属离子26g/L，酸温为30℃；硫酸段传输速度在22m/min，酸洗时间为8.5min，混酸一段和混酸二段传输速度32m/min，酸洗时间为19.5min；
首先，钛板进入酸洗池通过压辊后大部浸入酸洗液中；钛板传输过程中经过辅助清理机构，钛板摩擦带动钢丝滚刷转动以滚刷钛板表面的氧化皮等；
其次，酸洗过程中，酸洗池一侧的石墨换热机构对酸洗液进行持续换热调节以保证酸温进而实现最大酸洗效果；
酸洗过程中酸液会持续消耗，通过第一抽吸泵抽吸酸液罐中的新酸液进行加注酸洗池；每酸洗625m钛板后通过抽取装置随机抽取酸洗池内酸洗液进行酸液浓度检测，酸洗钛板每320m，在混酸段通过第一抽吸泵抽吸氢氟酸和硝酸的新混酸液28kg；
6)清洗烘干：通过清洗机构对酸洗后的钛板进行清洗，然后通过烘干系统对钛板进行烘干；
7)卷取：首先对连续钛板进行裁切断板，然后卷取机构进行卷辊收取。
根据GB/T 13810-2007的检验规则和试验方法对实施例1轧成的钛板进行检测，钛板表面质量良好，氧化皮去除彻底，抗拉强度(Rm)为321MPa，屈服强度(Rel)为242MPa，洛氏硬度(HRB)为68，断后伸长率为62.4％。
实施例2：
与实施例1相比较所不同的是步骤3)退火阶段中预热阶段为538℃，预热时间为16.8min；加热一段为705℃，加热时间为5.8min；加热二段为925℃，加热时间为10min；均热段为1120℃，均热时间为4min；然后在通过后续冷却进行冷却；
步骤5)中酸洗阶段，其中硫酸段硫酸浓度为145g/L，金属离子43g/L，酸温67℃；混酸段采用硝酸混合氢氟酸，混酸一段中硝酸浓度为82g/L，氢氟酸浓度为6.2g/L，金属离子43g/L，酸温为52℃；混酸二段中硝酸浓度为58.5g/L，氢氟酸浓度为4.2g/L，金属离子23.8g/L，酸温为32.5℃；硫酸段传输速度在24.8m/min，酸洗时间为10.5min，混酸一段和混酸二段传输速度36.4m/min，酸洗时间为17.5min；
酸洗过程中酸液会持续消耗，通过第一抽吸泵抽吸酸液罐中的新酸液进行加注酸洗池；每酸洗625m钛板后通过抽取装置随机抽取酸洗池内酸洗液进行酸液浓度检测，酸洗钛板每320m，在混酸段通过第一抽吸泵抽吸氢氟酸和硝酸的新混酸液26.8kg；
根据GB/T 13810-2007的检验规则和试验方法对实施例2轧成的钛板进行检测，钛板表面质量良好，氧化皮去除彻底，抗拉强度(Rm)为319MPa，屈服强度(Rel)为236MPa，洛氏硬度(HRB)为71，断后伸长率为63.8％。
实施例3：
与实施例1相比较所不同的是步骤3)退火阶段中预热阶段为528℃，预热时间为17.5min；加热一段为726℃，加热时间为6min；加热二段为916℃，加热时间为7.5min；均热段为1100℃，均热时间为4.5min；然后在通过后续冷却进行冷却；
步骤5)中酸洗阶段，其中硫酸段硫酸浓度为148g/L，金属离子44.5g/L，酸温64℃；混酸段采用硝酸混合氢氟酸，混酸一段中硝酸浓度为84.8g/L，氢氟酸浓度为5.8g/L，金属离子44.6g/L，酸温为50.5℃；混酸二段中硝酸浓度为59g/L，氢氟酸浓度为4g/L，金属离子22g/L，酸温为32.5℃；硫酸段传输速度在28m/min，酸洗时间为8.5min，混酸一段和混酸二段传输速度34m/min，酸洗时间为18.5min；
酸洗过程中酸液会持续消耗，通过第一抽吸泵抽吸酸液罐中的新酸液进行加注酸洗池；每酸洗625m钛板后通过抽取装置随机抽取酸洗池内酸洗液进行酸液浓度检测，酸洗钛板每320m，在混酸段通过第一抽吸泵抽吸氢氟酸和硝酸的新混酸液28.6kg；
根据GB/T 13810-2007的检验规则和试验方法对实施例2轧成的钛板进行检测，钛板表面质量良好，氧化皮去除彻底，抗拉强度(Rm)为308MPa，屈服强度(Rel)为228MPa，洛氏硬度(HRB)为69，断后伸长率为62.6％；根据具体实施及检验所得钛板力力学性能良好，符合生产要求，同时钛板表面氧化皮去除彻底。
以上内容仅仅是对本发明的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种钛板酸洗系统，包括放卷机构、焊接机构、退火机构、抛丸机构、酸洗机构、清洗机构、烘干机构、卷取机构；其特征在于放卷机构位于焊接机构一侧，卷取机构位于烘干机构一侧；焊接机构到烘干机构依次是退火机构、抛丸机构、酸洗机构和清洗机构；
所述酸洗机构包括酸洗池、挤干槽、酸液罐、换热机构、辅助清理机构、挤干机构；挤干槽位于酸洗池两端；挤干机构位于挤干槽内；辅助清理机构位于酸洗池内；换热机构和酸液罐位于酸洗池一侧；
所述辅助清理机构包括支撑板组、钢丝滚刷、支撑臂、调节固定座；所述支撑板组包括第一支撑板和第二支撑板；第一支撑板和第二支撑板两端固定在酸洗池内壁上，第一支撑板中间设有固定板，固定板方向与第一支撑板垂直设定；第二支撑板和固定板两端分别设有支撑臂；所述调节固定座固定在支撑臂底端；所述调节固定座上设有限位轴、第一导向轴和第一弹簧；第一导向轴一端设有法兰板；所述第一弹簧套接第一导向轴，第一弹簧一端顶触法兰板，另一端顶触支撑臂；所述钢丝滚刷两端分别活动连接第一支撑板一端支撑臂上的调节固定座和固定板一端支撑臂上的调节固定座，钢丝滚刷呈“人”字形排列；
所述挤干机构包括固定架、第二导向轴、第二弹簧、转动轴、挤干辊辊体、第二限位板；所述固定架固定在挤干槽内壁上；第二导向轴一端设有固定座，另一端穿过固定架并通过通孔相互活动连接，同时第二导向轴上设有第一限位板、螺纹和螺母；所述第二弹簧套接第二导向轴，第二弹簧一端顶触第一限位板，另一端顶触固定架；螺母活动连接螺纹；所述转动轴两端活动连接第二导向轴一端的固定座；转动轴上设有花键并且转动轴两端设有螺纹；所述挤干辊辊体设有花键槽，并通过花键槽套接转动轴；然后通过第二限位板配合转动轴两端的螺纹将挤干辊辊体固定，
所述换热机构包括石墨换热器和第二抽吸泵；石墨换热器两端设有酸液进出口，石墨换热器侧身设有蒸汽进出口；第二抽吸泵位于钛板出酸洗池端口一侧，通过管道连接酸洗池和石墨换热器酸液进出口；石墨换热器通过管道来连接混液池一侧，混液池位于钛板进酸洗池端口一侧；所述酸液罐一侧设有第一抽吸泵。
2.根据权利要求1所述的一种钛板酸洗系统，其特征在于所述酸洗池顶部设有盖板；盖板四周设有隔离板；酸洗池外壁设有混液池和排放管；酸洗池顶部端口设有隔离水槽，隔离水槽内灌有清水；酸洗池内部设有撑辊和压辊；盖板封盖酸洗池顶部端口，隔离板插入隔离水槽内。
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