摘要：当前，我国现有的热轧不锈钢退火酸洗线的产能普遍较低，消耗能源过多，导致生产成本偏高，因此急需对其进行升级改造，以满足当前不断发展的工业需求。基于此，本文以作者参与过的集装箱制造的热轧钢退火酸洗线升级改造为例进行分析探讨。
关键词：热轧不锈钢；退火酸洗线工艺；升级改造
一、热轧不锈钢退火酸洗线工艺概述
1、退火工艺
以使用卧式连续性退火炉为例，其可以对热轧300系不锈钢和400系超纯铁素体不锈钢进行退火，对不锈钢带进行退火的目的在于使不锈钢带发生结晶、软化，提高其耐腐蚀性能，改善其酸洗性。对热轧纯铁素体不锈钢带进行退火是为了使得组织发生结晶，降低带钢的硬度，改善成品的抗皱性。
2、酸洗工艺
酸洗工艺通常使用硫酸和混合酸进行联合酸洗。首先使用硫酸对其进行酸洗去除带钢表面的氧化层，并且使得残留的氧化层变得松散易脱落；其次，使用混合酸进一步去除残留的氧化层，使带钢表面生成一种保护膜。在酸洗的过程中需要注意几个方面的问题：在使用硫酸酸洗带钢时使用的硫酸必须是高浓度的，使用混合酸进行酸洗时，采用较高的温度和浓度；混合酸酸洗热轧不锈钢带属于放热反应，钢体表面很容易出现过高的现象，如果温度过高，很容易造成过酸洗现象。
3、热轧钢带退火酸洗线工艺的流程
热轧钢带退火酸洗工艺的具体流程为：开卷→矫直→入口剪切→焊接→入口活套→退火炉（或过退火炉外侧底端通道）→气雾冷却+水冷→烘干→破鳞→抛丸除鳞→1号刷洗→硫酸预酸洗段→2号刷洗→1号混酸酸洗段→3号刷洗→2号混酸酸洗段→4号刷洗→烘干→出口活套→带钢表面清洁→三辊反弯→出口剪切→卷取。
二、某集装箱制造的热轧钢退火酸洗线改造设计
1、项目概述
在本人参与的集装箱制造的热轧钢退火酸洗线改造中，集装箱制造中大量使用热轧钢，不可避免有较多锈板需要除锈。
2、改造必要性
原有酸洗线的工艺是：脱脂-水洗-酸洗1-酸洗2-酸洗3-中和-水洗-钝化-烘干1-烘干2，一共有10个工位，总长65米。其生产过程是①将装有待除锈钢板装入酸洗篮；②通过人工操作2台电动葫芦，将酸洗篮按工艺顺序和工艺参数要求，依次在10个工位中轮流进行处理；③将酸洗完成酸洗的钢板出篮。原酸冼线生产工艺中通过2个电动葫芦在10个工位轮流操作的效率非常低；同时，操作人员长期在酸洗线工作对健康危害很大，因此必须要对其进行升级改造。
3、改造设计
3.1环形轨道自行小车物料输送系统
本项目采用环形轨道自行小车物料输送系统方案，多台各自独立的自行小车在环形轨道上依次运行，并各自执行其对应的工艺指令。在环形轨道上敷设有滑触线，自行小车通过滑触线取电；但滑触线用于传输控制信号可能会造成信号丢失，所以采用无线网络控制系统实现各自行小车与主控之间的实时通信，如下图1所示。
图1
为了实现自行小车在运行过程中精确定位，保证其在自动运行并准确执行给定的工艺指令，本项目采用二维条码定位技术。环形轨道全程设二维条码位置编码器，通过RS485接口直接与PLC通信，实现小车准确定位和智能式闭环控制，实时反馈各小车的当前位置。
3.2控制系统设计
3.2.1自动化构成：系统主要由S7-300plc，西门子无线工业网络SCALANCE W，西门子PROFIBUS总线网络、ET200S从站系统，SINAMICS变频驱动器组成。电源供电由滑触线提供，信号传输用通讯传输。
3.2.2系统的自控包括：1个主控操作台CP、9个小车电气箱、10个工艺现场控制箱OP、急停按钮盒若干个、现场传感器若干。其中包括：
①主控操作台CP：这是整个酸洗电控系统的主控站，PLC的CPU就放在这个操作台内，操作台上有一个工控机，能够显示设备上所有小车的位置，小车的故障，小车的状态，各个工艺位置的状态。并能对生产任务和各个记录进行报表输出。
②工艺现场控制箱：在每个工艺位置，都布局有一个工艺现场控制箱，OP1-OP10，一共10个。举例酸洗1工艺位置，当小车运行在这个位置，可以选择自动或者手动，自动时候，小车会根据程序自动运行。当小车发生问题，或者该工艺位置发生故障时候，选择手动模式，进行工人参与操作。
③9个小车电气箱：小车和主控操作台的信号通讯方式采用无线工业网络通信。小车上所有的电气元件，包括行走电机、电葫芦电机、传感器、操作按钮等各个器件的检测和控制，均有电气箱完成。
3.2.3控制方式
①自动控制：自动控制，小车根据程序，自动运行到达指定工艺位置，自动进行工艺处理，如下放工件酸洗，酸洗一定时间后，提升工件，走出工艺位置并进入到下一个工艺位置进行工艺处理。
②半自动控制：小车根据程序自动运行，自动运行到达指定工艺位置停止，由人工进行下一步工艺处理。
③人工控制：所有的功能都由人工完成，包括行走小车的前进、后退、上挂、下挂等等。
3.3余热回收技术应用
利用酸洗车间旁的三台螺杆空压机，采用余热回收技术对脱脂槽和烘干房加热。
为了避免脱脂槽内加热管泄漏等原因对空压机余热回收系统带来损害，采用二级换热技术：一级换热侧采用闭式循环系统，热媒为纯净水，保障长时间可靠运行不结垢。二次换热侧的换热器外置在槽外，避免生产中损坏。脱脂槽选用316不锈钢材质的列管换热器，酸洗槽选用哈氏合金耐酸可拆板式式换热器，烘房选用空气-水铝合金换热器。
4、改造结果
通过改造，该生产线改造方案采用在环形轨道上运行的相互独立的物料输送小车，各台独立的小车与主控通过无线网络进行实时通信，实现“一车一篮一工艺”，即：不同的酸洗篮中装入不同生锈程度和不同规格的钢板，然后给定对应的酸洗工艺，再自动进入酸洗线按指定工艺自动运行。改造后的退火酸洗线既具有高度柔性化，又极大提高生产效率，并实现无人化。并且在升级改造完成后的2年时间的生产过程中，整箱系统运行稳定，因此本方案具有一定的推广应用价值。
结束语：
综上，本文对热轧不锈钢退火酸洗线工艺进行分析，并结合本人的实际工作经验，分析了在某集装箱制造中的热轧不锈钢带退火酸洗线的升级改造，经过改造后，保障了集装箱生产系统的正常运行，另外有效降低了生产成本，提高了酸洗产品的质量。
参考文献
[1]权芳民，孙文强.不锈钢退火工艺的选择[C].2010年全国能源与热工学术年会论文集.2010.
[2]李勇华，邵远敬.热轧不锈钢退火酸洗线工艺及装备技术新进展[J].中国冶金.2015.
论文作者:李柘林
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/12
标签：酸洗论文; 工艺论文; 小车论文; 位置论文; 不锈钢论文; 操作台论文; 环形论文; 《建筑学研究前沿》2017年第29期论文;