酸洗与冷轧缺陷

第二章酸洗

一、酸洗线的目的

酸洗线的目的有四个：

1、除去热轧板卷表面氧化铁皮

热轧板卷系在终轧温度800—900℃高温下经受热轧，因此，在带钢表面生成大量氧化铁皮。这种氧化铁皮给冷轧操作带来了障碍，损坏了产品表面的美观，同时，也妨碍镀层性能、喷涂性能。为除去这种氧化铁皮通常采用机械法和化学法相结合的方法。所谓机械法是采用除鳞机进行弯曲加工使氧化铁皮中发生龟裂，容易和酸接触而除掉氧化铁皮的方法。所谓化学法是使氧化铁皮和酸发生反应而除去氧化铁皮的方法。所使用的酸通常是硫酸或盐酸。盐酸和硫酸相比较，具有与氧化铁皮反应快、生成的铁盐在盐酸中溶解度大等优点，因此，可加快酸洗线的速度，提高了生产效率。

2、板卷的连接(焊接)

为提高后部工序的作业率和收得率，把几个热轧板卷接头焊接起来，形成一个大板

卷。

3、侧剪边

热轧板卷的板宽全长未必均匀，并且由于边缘存在有龟裂的情况，故通常进行侧剪边。

4、涂油

为防止板卷在卷取运输中产生伤痕，防锈或作为轧制顶涂敷，依照以上不同用途涂敷各种油(把这种操作总称预涂油)。

二、酸洗原理

1、氧化层构成

氧化铁皮是钢在高温下与氧反应而形成的，外层与氧接触更充分，金属与氧反应更彻底。由金属基体向外依次为氧化亚铁FeO、四氧化三铁Fe3O4、三氧化二铁Fe2O3，其中氧化亚铁层最厚，如图。

影响带钢氧化层厚度的主要因素：

带钢终轧和卷取温度；

带钢冷却时间；

氧化气氛；

钢的化学成分。

2、与盐酸的反应

在使用盐酸进行酸洗时，由于盐酸和Fe2O3发生反应最快。基体铁(Fe)比氧化铁皮更容易溶解，容易形成所谓的过酸洗状态，所以，为防止产生过酸洗，添加少量的控制剂，在铁表面形成保护膜，起防止基体铁受酸腐蚀作用。酸洗槽中，酸液浓度、温度、控制剂量都要严格掌握。

三种氧化铁均能很好地溶于盐酸，各种化学反应中，以氧化亚铁FeO为主，生成氯化亚铁和水。

FeO+2HCl=FeCl2+H2O

影响反应进行的主要因素：

盐酸浓度高有利于反应进行，但过高会增加酸挥发，使酸耗增加，一般控制在10%-20%；酸液温度高有利于反应进行，但过高也会增加酸挥发，使酸耗增加，一般控制在80℃-90℃；氯化亚铁FeCl2浓度高不有利于反应进行，过高时应更换酸液和冲洗酸槽，一般不超过28 0g/l。

三、酸洗设备和操作

带钢酸洗所使用的设备是连续酸洗设备，尽管各个设备间存在某些不同，但其典型例子如下图所示。热轧板卷用开卷机开卷，经焊接、在酸洗槽中除去氧化铁皮、水洗、烘干后，进行侧剪边、涂油，最后卷取。

开卷机：开卷机是热轧板卷的放料装置，根据需要，为使氧化铁皮中发生龟裂，设置加压辊、校平辊。

破鳞机：破鳞机是为使氧化铁皮中发生龟裂，在酸洗槽中很容易除去氧化铁皮而设置的装置，破鳞机有与开卷机组合在一起的，有设置在活套坑、活套车前和酸洗槽前的。

下切式剪切机：下切式剪切机是切掉热轧板卷端头用的。为焊接板卷，端头要切成直线。另外，对焊接作业、下部工序作业有害的端头不良形状和缺陷也应切去。

焊接机：如前所述，为加大板卷，让带钢通过连续作业线进行焊接。焊接方法有很多种，但通常采用闪光对焊焊机。它是通以大电流，使前端熔融，在高压下进行对接的焊接带钢的方法。另外，还有的采用氩弧焊设备。

焊缝清理机：铲平焊接时形成的焊缝隆起，使之和其他基体部分厚度相同。

精除鳞机：利用毛刷和高压水使龟裂的氧化铁皮尽量剥落，可以有效地提高酸洗效果并降低酸耗。

活套：这是一种当焊接作业等时，保证带钢在酸洗槽中仍能连续酸洗，而存贮1～3个热轧板卷数量带钢的存贮设备。酸洗槽中的带钢移动一停止就变成过酸洗，这样在轧制作业中有时会造成事故，或损坏产品的表面美观。

酸洗槽：连续酸洗设备，通常酸洗槽由3～5槽组成串列式配置。槽内的硫酸或盐酸通常浓度是4～25％，由第一槽起浓度逐次变高(液体温度80～100℃)。

清洗槽：酸洗后的带钢首先用高压冷水喷射，然后用温水喷射或在槽中洗去表面残存的酸份和盐份（FeCl2）。

干燥器：对从清洗槽出来的带钢表面进行干燥。

出侧下切式剪切机：板卷达到所规定的大小后，要将带钢切断。

圆盘式剪边机：带钢两边的耳子要连续地切掉，达到所规定宽度，以旋转圆刃修整下来的废金属，或者用碎边机切短，或者以原长卷绕在切边卷取机上的方法进行处理。

涂油器：是往酸洗后的带钢上涂油的装置。

卷取装置：卷取机是卷取带钢的装置，有张力卷取机和无张力卷取机两种。后者卷得有些松散，并且内径也不稳定，故新作业线都改用张力卷取机。

四、酸洗缺陷

在冷轧带钢生产中的酸洗工序，有时因酸洗条件不理想，操作不当或某些设备不良，可能会造成各种酸洗缺陷，归结起来，大致有以下几种：

1、酸洗不均带钢表面个别或局部地方残留着未被酸洗掉的氧化铁皮斑点。

产生原因：

①带钢在酸洗前没有松卷或松卷不均，表面有相互贴紧现象，酸液不易与其反应。

②酸洗前，带钢表面上有油污等未被清除干净，而阻碍了带钢与酸反应，

③酸洗中，未将带钢反复提升或充分揽动酸液也会产生酸洗不匀的情况。

2、酸洗不足带钢表面残留着未被酸洗掉的氧化皮，用手抹有黑灰。

产生原因：

①酸液的温度低，浓度不够，或带钢在酸液中的停留时间不够，

②剥壳处理未达到预先要求，酸洗不足的带钢，轻者轧制后带钢表面颜色发暗，严重者氧化铁皮被轧入呈黑斑，氧化铁皮也可能粘在轧辊表面上，大块的氧化铁皮使带钢轧制时不延伸，

而造成轧制后带钢出现浪形等缺陷。

解决方法是重新进行酸洗。

3、点状腐蚀带钢表面上产生点或带状的凹坑。

产生原因：

①酸液温度过高、浓度过高；

②酸洗时间过长，

③酸洗缓蚀剂量不足，至使带钢表面逐渐变粗糙成麻面。

点状腐蚀的带钢，延伸性大大降低，在轧制过程中很容易断裂或破碎，坯料上的细微点状腐蚀一般可通过冷轧得到清除，而成品带钢的点状腐蚀是一种不可清除的缺陷。

4、酸渍、水渍带钢酸洗后，表面被锈蚀，呈黄色。

产生原因：

①带钢表面经清洗后还残存着少量的酸质，中和不完全，

②带钢表面没有完全干燥而与空气中氧发生反应而锈蚀。

解决方法：清洗槽尽量采用活水，提高中和槽中碱的含量和温度，或增加烘干工序，也可采用钝化处理。

5、氢脆带钢表面呈现外观为条状的小鼓泡，鼓泡破裂后呈黑色细小裂缝，没有破裂的经轧制后便破裂或裂缝延伸、扩大。并且是无规律的，它直接影响带钢的韧性和塑性。

产生原因：带钢吸收酸洗过程中所析出的氢。

解决方法：严格按酸洗工艺制度进行酸洗，采用缓蚀剂，酸洗后，采用烘干或将带钢置于空气或清水中若干时间。

6、黑斑带钢表面呈现形状不同的黑色或成片的黑印。

产生原因：带钢局部有油污点，大片锈痕或水迹，经过热处理后局部氧化，在酸洗时，未予除净而残留在带钢表面上。

解决方法：重新酸洗。

7、红斑带钢表面呈现赤红色的，有一定深度的斑点。

产生原因：由于炉灰或未除掉的红色氧化铁皮轧入带钢表面，酸洗时未除掉。

解决方法：清刷加酸洗，严重者剥皮处理。

8、划伤带钢表面呈连续或断续的长条状且有一定深度的划痕。带钢划伤后经轧制，会在表面留下划痕，如果划伤深度超过带钢厚度允许偏差一半时，一般轧制后也不能消除。

产生原因:带钢在运动或卷取等过程中，与带有尖角的异物或机械作用所致。

解决方法，加强责任制，认真按工艺制度和操作规程工作，维护好设备，避免有棱有角的物体与带钢接触。

第三章冷轧

一、基本概念

1、变形参数

H、B、L——轧前钢带的厚度、宽度和长度

H、b、l——轧后钢带的厚度、宽度和长度

压下量：Δh=H-h

体积不变定律：H•B•L=h•b•l

延伸率及压下率：ε=（H-h）/H=Δh/H

2、轧制力

P= B•L•σ

式中：B——轧件宽；L——轧件和轧辊的接触弧长；σ——轧件单位变形力