摘要：介绍在某板材公司调整品种结构配套改造工程酸洗线搬迁项目中，酸洗线工艺段的酸洗机制和控制方式。针对板卷酸洗品质不太稳定的问题，对酸洗工艺、设备、车间管理进行了优化。
关键词：酸洗；氧化铁；双闭环；工艺优化
非钛资源综合利用范畴的热轧带钢酸洗线工程，按新的生产条件调整了入口钢卷运输和出口钢卷运输设备的布置，新建废酸再生系统处理机组，预留拉矫机位置和0%酸洗槽，形成一条年产热轧酸洗钢卷48.0754万t的连续式盐酸酸洗线。对酸洗线工艺段的自动控制过程进行研究。该项目保留原控制系统构架，主要针对生产过程中板卷酸洗品质问题，对酸洗工艺、设备、车间管理进行了优化，提高了工艺控制水平及产品合格率，满足了成都板材公司最终产品的质量要求。
1酸洗设备
1.1酸洗段
酸槽长度为：22.5m，6个串列布置，槽内不用隔墙，采用挤干辊和小收集槽间隔，使每个酸洗槽的酸液浓度保持一定，保证了带钢的酸洗效果。槽深约500mm，液面高250mm，比常规酸槽浅，并采用张紧装置，使带钢保持有明显的张力，无自由悬垂活套，这意味着带钢在酸槽内总长度增加。槽内底部注酸，克服了带钢在深槽内高速通行时的摆动以及垂度难以控制的情况。中间挤干辊，用于挤去带钢表面酸液，防止各酸槽酸液浓度混淆；酸槽出口处设有对中，用于纠正带钢在酸槽中的跑偏。
每一酸槽有一个酸循环贮罐，同酸槽配合工作，当停机时间较长时，酸槽内酸液可很快排空至贮酸罐，避免带钢过酸洗。同时在贮酸罐中酸液可进行小循环，以保持酸液温度不降低。事故处理完毕，酸液可立即送回槽内，机组很快恢复运行，减少了停机时间，提高了作业率。一套缓蚀剂喂人系统将缓蚀剂喂人2号酸罐，用于当带钢停于漂洗槽时防止产生酸斑。
1.2漂洗段
漂洗段为五级联式漂洗，长度1000×5=5000mm。第1段漂洗室前有预漂洗室，以减少带钢进入漂洗区时酸的含量并保持带钢湿润。以便槽内喷射梁（带喷嘴）彻底清洗带钢表面残留酸液。各漂洗室间由2套挤干辊隔开，以减少进入后面烘干段的水分。
1.3烘干系统
烘干系统用来干燥漂洗段出口的带钢。干燥过程分2个阶段：第1段使用高压压缩空气气刀吹扫，以清除带钢边部水分。生产线喷射梁加喷嘴，1对边部，1对中部，形成全宽度吹扫。第2段为热空气干燥。气刀充入热空气，工作温度约为120℃，以吸收带钢残留水分。箱型钢结构内衬有耐热石棉板，热空气通过箱体内的喷嘴对带钢进行加热，在箱体的出入口分别设有1个用于支撑带钢的托辊。
1.4酸雾排放系统
酸洗槽在工作中，由于盐酸液挥发产生盐酸气体，为排除酸气，设置一套酸雾净化系统。酸雾净化系统中利旧部分：玻璃钢酸雾净化塔、玻璃钢离心风机及电机；新增部分：玻璃钢管道及阀门。系统风量为11000m3/h。酸雾进入净化塔经水喷淋洗涤后排放。净化后的气体排放浓度达到国家允许排放浓度标准。喷淋水循环使用并不断加入新水，溢流水排至废水处理站处理。
2酸洗工艺制度及优化控制
在酸洗生产过程中曾出现一些问题：多次发生酸泵损坏；脱盐水和缓蚀剂消耗量较大；废漂洗水中铁离子和自由酸含量高；酸罐级联不畅影响各酸罐浓度梯度；酸洗板质量波动大、合格率不高；槽盖密封水进入酸罐造成酸液浓度低；酸雾排放不畅造成设备腐蚀等。在使用和吸收国外先进技术的基础上，经过实践摸索，对上述问题作出分析及优化。
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2.1盐酸温度控制优化
酸液温度控制的好否，直接影响到带钢酸洗的质量，因此，酸洗槽中盐酸的温度应维持在一定的范围内，以期得到高质量的酸洗带钢。酸液的温度控制是通过调节热交换器中的蒸汽流量来实现的。采用串级PID控制的方式，根据回流酸的温度偏差，通过主温度控制器计算出副温度控制器的设定值，由副控制器完成温度控制。温度控制分2种情况：长循环和短循环。当刚启动酸洗时，酸液温度较低，酸液只在热交换器和酸罐之间循环，称为短循环；当温度升高后，进行长循环，酸液进入酸洗槽。
理论上，以盐酸作为酸洗介质时，酸洗温度在75～85℃时效果最好。但是，随着加热温度的升高，酸雾的挥发加快，蒸汽消耗量增加，并且会对酸管道系统造成不利影响。基于以上原因，在保证酸洗效果，满足酸洗质量要求的前提下，酸洗车间将酸洗温度外环TIC85101.SP确定为55℃，内环温度TIC85111.SP确定为70℃。对不同原料、不同酸洗速度，应进一步调整酸洗温度。
酸加热系统的主体设备为石墨热交换器。它有两个通道：轴向为酸通道，径向为蒸汽通道。在运行时必须先通酸后通蒸汽，否则会损坏设备。由于石墨热交换器是比较重要和贵重的设备，为了保护该设备，控制上做如下优化：在酸循环泵开启1min，保证酸通道充满酸液后，蒸汽调节阀自动打开15％，延时2min；给石墨热交换器预热，然后再开到30％，延时2min；最后开到100％。这样可以保证石墨热交换器不出现极冷极热现象，延长其使用寿命。另外，为了保证压力和温度过高的蒸汽进入热交换器，增加一个联锁，当蒸汽压力和温度超过设定值时，蒸汽调节阀自动关闭。
2.2盐酸梯度控制
酸液密度控制是为了维持氢离子浓度在一定范围内，使酸液中铁离子和其它杂质含量不致过高，因此需要排出废酸并补充新酸。控制方式为串级PID控制。
酸罐级联管道上的膨胀节改为波纹式，酸液在循环罐中的级联方向与带钢的运行方向相反。酸液的级联通过预设定循环罐中氯化亚铁浓度和自由酸浓度进行自动控制，从而获得从3号酸槽到1号酸槽亚铁浓度的优化，并获得最佳酸洗时间。此外，从1号酸槽到2号酸槽亚铁的浓度梯度保证了酸液的经济利用，降低了酸耗。在酸洗生产时，再生酸由2号酸罐加入，在1号酸罐经酸分析仪在线检测自由酸浓度和铁离子浓度，当自由酸和铁离子浓度超过设定值后自动排废酸到酸再生系统。再生酸加入到2号酸罐后，经级联管道到达1号酸罐，来补充调节2个酸罐自由酸的消耗，形成生产所需的浓度梯度。
2.3漂洗水量的控制
漂洗是为了清洗酸洗后的带钢残留的酸液，使带钢不再被酸腐蚀，故此应对漂洗水的相关参数进行控制。漂洗水调节控制分为3部分：液位联锁、电导率和温度。温度控制通过PID调节器调节蒸汽流量，使温度保持在规定值之间。而漂洗槽内漂洗水电导率会随着清洗下来的带钢残留酸液及氧化铁皮的积累而缓慢上升，漂洗水的电导率过高将导致带钢表面的清洁度下降，因此漂洗水电导率控制的好坏直接影响带钢表面质量。原电导率仪检测位置安装过高，电导率检测滞后严重。经过连续的观察和参数记录，改低电导率仪检测位置，同时修正最小添加流量后彻底解决了电导率控制问题。
结论
针对板卷的酸洗和控制机理，切实优化工艺操作制度，大大提高了板卷酸洗品质，使该生产线短时间内迅速达产。
参考文献：
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[3]陶映初．钢铁材料酸洗化学［M］．北京：科技出版社，2003：279．
论文作者:1杨兴亮,2王宇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/18
标签：酸洗论文; 带钢论文; 浓度论文; 热交换器论文; 温度论文; 蒸汽论文; 盐酸论文; 《基层建设》2018年第32期论文;