安阳钢铁集团冷轧责任有限公司 河南省安阳市 455004
摘要：目前为了提高国内钢材生产企业的生产能力，国内生产基地都采用酸洗-冷轧联合机组的设计，联合机组的采用能使工厂年产量达到百万吨以上。其中酸洗阶段的主要任务是洗掉带钢表面的氧化铁，为冷轧工艺阶段提供合适的加工材料。所以，维护好酸洗工艺段的设备对于整个加工过程都有重要意义。本文对冷轧带钢酸洗工艺缺陷及对策进行分析。
关键词：冷轧带钢；酸洗工艺；缺陷；对策
冷轧钢板酸洗的目的是去除对冷轧有害的原料钢卷表面上的氧化铁皮，防止氧化皮损坏轧辊，从而引起冷轧钢板质量问题，酸洗是冷轧带钢的关键工序之一，普碳钢带经酸洗、水洗和干燥后，其表面应呈灰白色或银白色。而在实际酸洗过程中，常常因为一些工艺人员或者设备的影响，造成带钢出现各种不同缺陷。
1酸洗原理
1.1氧化铁皮结构
带钢表面氧化铁皮通常有三层结构，这三层结构是以铁的氧化程度、致密度、硬度和其他特征有区别的三个相。其中Fe2O3层含氧最多，最难溶解，又在离基体金属最远的外层。中间是Fe3O4层。古含氧最少的是FeO层，直接附着于铁的表面。为了清除带钢原料表面氧化铁皮，国内应用最广的是酸洗除鳞。
1.2盐酸酸洗的反应机理
盐酸酸洗是在盐酸溶液中进行的，其酸洗过程发生下面三种作用：
1) 盐酸与金属表面的氧化铁皮发生化学反应
其反应的方程式为
FeO+2HCl=FeCl2+H2O
Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
上述化学反应结果使各种铁的氧化物生成可溶于水的盐类(氯化铁和氯化亚铁)溶解于盐酸溶液，从而达到除去金属表面氧化铁皮的目的，这种作用称为溶解作用。
2)盐酸与基体金属发生化学反应
在酸洗过程中，盐酸不仅与氧化物发生反应，而且通过结构疏松的氧化铁的缝隙与钢中的铁发生反应，其反应方程式为：Fe+2HCl=FeCl+H2↑
钢中的铁与盐酸溶液反应的结果，产生大量的氢气。氢气产生巨大的压力把氧化铁皮从金属表面上剥落下来，这种作用即为机械剥离作用。剥离作用能加快酸洗速度，减少酸耗。
3)氢的还原作用
酸洗时钢中的铁与酸溶液发生反应，生成大量的氢原子。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆氢原子非常活泼，有的转化为氢气逸出，有的与氧化铁中的氧发生反应，将高价铁的氧化物还原成易溶于酸溶液的低价铁的氧化物，使钢的酸洗过程加快，这个过程就是氢的还原作用。其化学反应式为
Fe3O4+2H=3FeO+H2O
Fe2O3+2H=2FeO+H2O
FeCl3+H=FeCl2+HCl
2冷轧带钢酸洗工艺缺陷及对策
2.1酸洗气泡
出现酸洗气泡主要是由于在冷轧酸洗的时候，金属和酸之间出现了化学反应产生的氢气，而一些氢只会在金属的结晶格子当中渗入，造成晶格出现畸变而在带钢当中进行扩散，某些氢原子穿过金属史成为分子化，出现分子化会导致晶格畸变，出现显微空孔的边界或者金属的孔隙夹杂中，氢原子向氢分子转变，造成空孔中的压力甚至可以达到数十兆帕，导致金属出现氢脆的内应力。
酸洗气泡会造成冷轧的过程中出现啪噼里啪啦的爆炸声，主要是由于金属内部出现了较大的内应力，从外观看带钢的表面会出现很多条状的小鼓泡，这些小鼓包破裂之后会出现黑色细裂缝，通过轧制之后，这些气泡裂缝会进一步扩大，造成产品在力学性能方面降低，主要是冲击韧性降低，所以需要对酸液的温度和比例进行调节，对原料带钢的平直度进行控制，避免气泡的出现。
2.2过酸洗
待冷轧的带钢浸泡在酸洗液中进行酸洗的时间必须合理，若浸泡时间过长，可导致带钢表面因被腐蚀而变得粗糙，这就是过酸洗缺陷。过酸洗对带钢的轧制有较大影响，会造成带钢延伸能力明显下降，使得带钢在轧制时出现扎裂现象，严重时可能造成被轧制的带钢断裂。同时，还可能使带钢与轧辊粘连，这种粘连又会在继续轧制的过程中被撕开，导致轧辊提前损坏。
过酸洗的带钢力学性能已经明显降低，就算轧制成材也不能作为成品供应。所以，在冷轧过程中，要重点防范过酸洗的发生。设备维护、带钢断带或其他原因，导致作业非正常中断，且中断时局部带钢仍浸泡在酸液里面，延长了局部带钢与酸液接触的时间，是造成过酸洗缺陷的根本原因。通过提高酸洗班组管理人员的现场管理能力，协调好全班组各个工位，使生产过程有条不紊，可有效避免过酸洗。
2.3欠酸洗
如果带钢在酸洗之后，其材料表面依然出现很多没有被清理掉的氧化皮等残留物，被叫做欠酸洗。导致欠酸洗的原因主要和冷轧带钢的原料相关，比如说原料表面的平直度较低，而且表面氧化物厚薄不一，在酸洗之前出现机械破鳞不达标等问题。在实际生产的时候欠酸洗的缺陷，往往具有一定的分布规律。通常条件下，在带钢的两侧边缘等位置，与此同时红色氧化皮比黑色氧化皮在清洗的过程中难度更大，通常条件下，红色氧化皮的主要成分是三氧化二铁和黑色，氧化皮的主要成分是四氧化三铁，由此可以发现氧化皮的材质不同，所需要进行酸洗的时间也不相同，如果一条带钢上既出现了四氧化三铁的氧化层，又出现了三氧化铁的氧化层，需要首先将红色氧化铁皮清洗，然后再对黑色氧化铁皮区域进行清洗，就有可能出现过酸洗的问题，而如果只是将黑色氧化皮洗掉，红色氧化皮的区域无法及时进行清洗，就有可能出现欠酸洗等情况，所以一定要对轧制高原料的品质都进行有效的控制，将酸洗的状况进行改善。
3带钢除鳞新技术
3.1浅槽盐酸酸洗除鳞技术
自从开发了盐酸废液的处理与回收系统后，世界各国普遍采用浅槽盐酸酸洗代替老式的硫酸酸洗机组。主要原因为：第一，盐酸比硫酸具有更强的除鳞效果，盐酸酸洗机组前部不用破鳞装置可以简化酸洗设备；第二，盐酸酸洗比硫酸酸洗更容易去除氧化铁皮，可以得到高质量的酸洗带钢；第三，浅槽酸洗槽进行排酸比较容易，如有断带发生，可以很快排出酸液，不易产生过酸洗；第四，盐酸再生系统回收效率高，可达99%，大大地降低了酸的耗量，每生产1t带钢仅耗酸3.5kg。
3.2湍流式酸洗除鳞技术
湍流式酸洗机组工作时酸洗液送入很窄的酸洗室缝中，使酸洗液在带钢表面上形成湍流状态，因此不存在浅槽、深槽概念。在张力状态下带钢运行，酸洗液的流动方向与带钢的运行方向相反，具有酸洗速度高和酸洗质量好的特点。
3.3推式酸洗技术
适用于中小产量的推式酸洗是将开卷的钢卷经过切头和切角，一卷一卷地通过机组进行酸洗、清洗、烘干，然后进行切边、涂油和卷取。
它与连续酸洗比较具有如下优点：
第一，机组设备简单，投资省。它没有焊机、入出口活套、拉伸弯曲矫直机等设备，机组长度多在100m以内，占地小，基建费用少。
第二，酸洗带钢品种多，适应性强，适用不锈钢、高碳钢、普碳钢及有色合金等。其厚度适应范围大，连续酸洗厚度不超过7mm，推式酸洗可过10-12mm。
第三，工艺简单，生产工人与连续酸洗机组比较可减少。
第四，推式酸洗必须采用浅槽，因而具有浅槽酸洗的优点。
结束语：
随着时代的发展，对冷轧板产品品种、质量和生产效率等的要求越来越高，广泛使用酸洗退火及联合生产新技术，使冷轧带钢的产量及质量将越来越好。
参考文献：
[1]冷轧工艺段酸洗及漂洗原理[J].刘博.西部皮革.2017(02)
[2]冷轧薄板厂酸洗工艺设备特点及优化[J].白晓明.科技风.2014(20)
[3]冷轧厂酸洗工艺段常见表面缺陷及预防[J].李进，谢磊，张斌.金属世界，2015，（2）
论文作者:文赫荔
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/27
标签：酸洗论文; 带钢论文; 盐酸论文; 铁皮论文; 机组论文; 表面论文; 缺陷论文; 《防护工程》2018年第33期论文;