1)按酸洗介质分:
硫酸酸洗。盐酸酸洗。
2)按酸洗设备分:
推拉式酸洗。
半连续酸洗机组。
连续卧式酸洗机组。
连续塔式酸洗机组。
3)按酸洗技术分:
深槽酸洗。浅槽酸洗。
紊流酸洗。酸洗的目的是去除带钢表面的氧化铁皮。
从热轧厂运送来的热轧带钢卷,是在高温下进行轧制和卷取的,带钢表面在该条件下生成的氧化铁皮,能够很牢固地覆盖在带钢的表面上,并掩盖着带钢表面的缺陷。若将这些带着氧化铁皮的带钢直接送到冷轧机去轧制,则其一,在大压下量的条件下进行轧制,会将氧化铁皮压入带钢的基体,影响冷轧板的表面质量及加工性能,甚至造成废品;其二,氧化铁皮破碎后进入冷却润滑轧辊的乳化液系统,会损坏循环设备,缩短乳化液的使用寿命;其三,会损坏表面粗糙度很低、**昂贵的冷轧辊。因此,带钢在冷轧之前,必须清除其表面氧化铁皮,除掉有缺陷的带钢。
带钢表面的氧化铁皮是由于热轧带钢在加热、轧制及冷却过程中与空气接触而生成的。随着带钢与空气接触的温度、时间等不同,带钢表面氧化铁皮的结构、厚度和性质也不同。了解氧化铁皮生成的这些因素和特性是为了能够更好的清除带钢表面氧化铁皮。
由加热生成的带钢表面氧化铁皮比较疏松和有裂缝,在粗轧机上轧制时即被破碎,再借助于高压水的猛烈冲刷和激烈冷却爆破的作用,几乎把加热炉内生成的氧化铁皮全部从带钢表面上除掉。只有当水压不够时,才可能残留部分氧化铁皮。
热带钢粗轧阶段在表面上又生成气泡状薄层氧化铁皮,随着带钢轧制延伸,这薄层氧化铁皮破碎而被除掉。
带钢粗轧后在输送辊道上又会生成氧化铁皮,进入精轧机组后也会被破碎除去。带钢在机组里轧制时间很短,压下率又较大,因此带钢表面生成的氧化铁皮也迅速的被水和蒸汽冲掉。这样带钢从精轧机组轧出时表面是纯净的。
所以热带钢表面氧化铁皮主要是终轧后,卷取以及成卷后的冷却过程中生成并成长的。因此,带钢的终轧温度、卷取速度和成卷后带钢冷却速度是影响氧化铁皮生成和性质的主要因素。
带钢表面氧化铁皮通常是由三层构成的,如图所示。热带钢轧机轧出的带钢表面氧化铁皮总厚度一般为10微米。其内层是疏松多孔的细结晶组织,且易于破坏的氧化亚铁feo,占氧化铁皮总厚度约50%;中间层是致密而无裂纹的呈玻璃状端口的四氧化三铁fe3o4,占铁皮总厚度的40%左右;外层是呈柱状结晶构造的三氧化二铁fe2o3,占铁皮总厚度的10%左右。
但是,由于热带钢各部分温度和冷却速度不同,如沿热带钢长度方向的头、中、尾部和沿带钢宽度方向的边部、中间以及带钢外层数圈和内层数圈的温度和冷却速度不同,导致即使同一带钢表面上其各部位的氧化铁皮结构也不同。
图1 带钢表面氧化铁皮的结构示意图。
热轧宽带钢和窄带钢的表面氧化铁皮结构也各不相同。宽带钢上多半是一层fe3o4,有时也出现在fe3o4层中夹杂着明显feo的**层。窄带钢上氧化铁皮通常为三层结构。
带钢沿宽度和长度上的表面氧化铁皮结构不同,故所要求的酸洗时间也不同。
从下表中可以看出,带钢尾部表面的氧化铁皮在酸洗时很快被去除,这是因为带钢尾部轧制温度一般比带钢中部和头部的轧制温度低30︿50℃,因此带钢尾部氧化铁皮的生成过程早结束,氧化铁皮也薄,对酸洗有利。最难酸洗的是带钢头部表面氧化铁皮。这是由于其生成过程结束的迟,使氧化铁皮。
这是由于其生成过程结束的迟,使氧化铁皮增厚的缘故。
表1 带钢表面各部位氧化铁皮的酸洗时间(分)
总之,热轧速度低、终轧温度和卷取温度较高,带钢冷却速度慢都会使氧化铁皮增厚和促使feo分解成fe2o3和 fe3o4,引起氧化铁皮结构的变化,导致带钢酸洗时间增长。因此,在酸洗操作中,应根据具体情况适当的控制酸洗时间,以避免造成酸洗缺陷。
消除氧化铁皮的方法有三种:
1)机械破鳞法。
主要有砂轮研磨,弯曲破鳞和喷丸破鳞三种型式。
砂轮研磨除鳞有用手动砂轮和专用砂轮磨床的。由于此法效率低,除鳞后钢板表面质量差,所以在原料除鳞中很少采用,只是在去除个别局部铁鳞时才采用。
弯曲破鳞主要形式如图2所示,它多安装在连续酸洗作业线上,带钢表面的氧化铁皮,因带钢的反复弯曲面被破碎。此法能起到破碎铁鳞有利于提高酸洗除鳞的效果,但不能完全清除铁鳞。所以弯曲破鳞与酸洗除鳞联合在一起使用。
图2 弯曲破鳞示意图。
喷丸破鳞的作用与弯曲破鳞相似,该装置是将喷丸(细小的铁珠)用高压空气送入高速旋转的叶片上,获得加速度之后,均匀地喷打在运动的带纲表面上,达到破碎和清除板面铁鳞的目的。由于此法可使全部板面受到喷九的喷打,所以破鳞效果好,效率高。生产实践中多安装在连续酸洗作业线上,与酸洗配合使用大大加快了酸洗除鳞的速度和提高酸洗除鳞的质量。
2)化学除鳞法。
此法主要利用氧化铁皮能和酸发生化学反应的基本原理,使钢板或钢带全部浸泡在一定浓度的酸液中,并使它与酸液作相对的运动,加速化学反应过程的进行,最后达到清除表面氧化铁皮的目的。此法虽可将铁鳞全部除掉,但所需时间较长,特别是对铁鳞厚度不匀的板料,往往发生局部过酸洗,局部铁鳞未除净的缺陷.所以在有条件的情况下,也尽量不单独采用。
3)机械-化学联合法。
此法是目前最普遍采用的除鳞形式,从设备上看可分为弯曲-酸洗和喷九破鳞-酸洗两种形式。
从“带钢表面氧化铁皮结构”一节中已经知道,热带钢表面氧化铁皮通常是三层结构;外层为fe 2o3 (三氧化二饮)。中层为fe3o4(四氧化三铁),内层为feo(氧化铁)。带钢表面氧化铁皮由于具有多孔和开裂的性质,加上机械破碎而造成裂缝,因而,带钢一进入酸溶液,其表面三层氧化铁皮便与酸同时起反应。
酸溶液所用的酸一般用硫酸和盐酸两种。我厂使用的是盐酸酸洗,下面分叙述一下盐酸的酸洗机理:
盐酸溶液与氧化铁皮的化学反应:
fe 2o3+4hci=2fecl2+2h2o+1/2o2↑
fe3o4+6hcl=3 fecl2+3h2o+1/2o2↑
feo+2hcl=fecl2+h2o
fe+2hcl=fecl2+h2↑
盐酸溶液能较快地溶蚀各种氧化铁皮,酸洗反应可以从外层往里进行。盐酸酸洗是以化学腐蚀为主。盐酸酸洗对金属基体的侵蚀甚弱。
因此,盐酸酸洗的效率对带钢氧化铁皮的结构并不敏感,不象硫酸酸洗那样。酸洗反应速度与酸洗前带钢氧化铁皮的松裂程度密切相关。试验表明,盐酸酸洗速率约等于硫酸酸洗的两倍,而且酸洗后的板带钢表面银亮洁净。
影响带钢酸洗的主要因素有:
1)酸溶液浓度和温度的影响。
酸溶液浓度和温度的变化对酸洗速度与酸洗质量有直接影响。如硫酸溶液的浓度由2%增加到25%时,酸洗速度提高一倍,即所需的酸洗时间最短。如果浓度超过25%,酸洗速度反而下降。
这是因为硫酸的氧化和钝化作用增强,使带钢表面生成钝化薄膜,阻碍酸和金属表面继续作用的缘故。
在实际生产中,带钢在5-20%的硫酸溶液里进行酸洗,或在10-20%的盐酸溶液中酸洗。
为使酸洗效果显著而又经济,与其增加酸溶液浓度倒不如提高酸溶液的温度。酸溶液的温度比浓度对酸洗速度的影响大得多。如硫酸溶液温度由18℃提高到60℃时,温度只升高2.
3倍,酸洗速度却提高14倍;硫酸溶液的浓度内2%增加到25%,浓度增加了11.5倍,而酸洗速度只提高1倍。
在实际生产中,硫酸溶液温度控制在45-80℃,盐酸溶液温度控制在60-90℃。
2)酸溶液中亚铁盐含量的影响。
在酸洗过程中,随着钢中的铁和表面氧化铁皮的溶解,酸溶液的浓度逐渐降低,而酸溶液中硫酸亚铁feso4或二氯化铁fecl2含量不断增加,使酸洗速度减慢。当硫酸溶液浓度为15%时,含5%feso4溶液的酸洗时间约为30秒。而含15%feso4溶液的酸洗时间约为60秒,即酸洗时间增加一倍。
另外,硫酸亚铁不容易清洗,影响表面缺陷的清理。
在实际生产中,当硫酸溶液浓度下降到5%以下,硫酸亚铁含量达到300-350克/升时应该更换酸液。盐酸酸洗时,fecl2含量控制在140克/升以下。
3)氧化铁皮破碎程度的影响。
带钢在酸洗之前往往经过剥壳机(或叫做辊式破鳞机、五辊矫直机)反复弯曲变形,削弱了氧化铁皮与金属本体的附着力和完整程度,将有许多碎粒从金属表面上破碎脱落下来,从而加速了酸洗过程。
氧化铁皮结构和被破碎的程度不同,所需的酸洗时间也不同。通常结构的氧化铁皮经破碎者较未经破碎的酸洗时间缩短40%左右。
弯曲变形程度相同时,厚带钢比薄带钢所需酸洗时间较长。带钢拉伸变形程度越大,则使氧化铁皮的致密程度降低,加速了酸洗速度。
4)酸溶液搅动的影响。
酸洗时酸溶液一般用蒸汽加热,因而酸溶液在蒸汽压力作用下,自然地产生了搅动,使带钢附近的酸溶液不断更新,从而提高了酸洗速度;同时,空气中氧气不断进入酸溶液中,增强了酸的活性,提高酸洗速度。
此外,酸溶液的流动,使酸溶液成为均匀体,可以消除蒸汽。
在带钢表面上的停滞,使酸洗均匀,提高酸洗质量。
图3半连续酸洗机组的示意图。
图3 半连续酸洗机组示意图。
工艺流程如下:
原料 → 拆捆带并切带头 →上料 →夹送矫直→ 剪切头尾→切角→酸洗 →喷淋→烘干 →夹送辊 → 活套 →夹送棍 → 对中 →圆盘剪(含废边卷曲) →三辊张力辊 →卷取→卸料→ 打包 → 吊运 → 过秤 → 转运下道工序。
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