酸洗表面質量提升研究與優化

劉劍峰

（河北鋼鐵集團 唐鋼高強汽車板有限公司，河北 唐山 063016）

隨著工業的發展，出于美觀、涂層等要求，優良的表面質量一直是鋼鐵企業追求的目標，國內寶鋼、首鋼等先進冷軋企業正在進行汽車板及高端家電板的大批量生產及供貨，但品種繁多，變化頻繁的生產現狀對酸洗表面質量控制有著巨大的影響，在生產過程中存在諸多不穩定因素，因此針對酸洗表面質量還有大量優化工作需要開展。

1 工藝流程簡介

酸洗段采用4 段隧道式酸洗槽，帶鋼在酸洗槽時，酸液從酸槽入口噴射梁沿帶鋼運動方向往帶鋼上表面噴射，從出口噴射梁沿帶鋼運動反方向往帶鋼上表面噴射，酸槽入口側面設置噴頭，側面噴頭將酸液直接噴在氧化鐵皮比較厚的帶鋼邊部，從而在帶鋼表面形成強紊流。作用后的酸液在重力作用下自動流回循環罐。附加的側面噴頭和帶鋼下面的導向裝置起到阻擋壩的作用，防止酸液被帶鋼帶出。

2 問題

唐鋼高強汽車板公司酸軋生產線當工藝段速度過高時，會產生嚴重的欠酸洗缺陷，在下道工序缺陷會放大，直接造成產品降級，嚴重影響了高表面產品的生產和產線速度的發揮。

3 采取的措施

3.1 酸液溫度自動控制系統研究與優化

唐鋼高強汽車板酸洗工藝段采取淺槽紊流式酸洗，酸洗槽分為4 段，酸液溫度通過換熱器控制，采用蒸汽加熱，通過調節蒸汽的進氣量實現連續控制，溫度值來自二級或操作人員根據要求進行設定。

酸液溫度與酸洗時間有著緊密的關系，通過實驗得到曲線（見圖1）。由圖1 可知，當酸液中Fe 離子濃度一定時，隨著酸液溫度的升高在一定范圍內酸洗時間有著明顯的縮短，當溫度升高到一定范圍內對酸洗時間的影響逐漸減弱。因為一方面酸液溫度的升高有利于提高酸洗速度，減少酸洗時間；另一方面，隨著溫度的上升，酸液的蒸發量和所需熱能量也隨之增加，板帶表面的空氣流動將加速酸液的蒸發，容易使板帶表面產生缺陷[1]。

圖1 酸軋生產酸液溫度與酸洗時間的曲線

原來酸液設定溫度低，基本在75℃～80℃之間，在保持鐵離子濃度保持在120g/l 的情況下，酸洗時間超過50s，酸洗速度較低。酸液溫度升高有利于提高酸洗速度，減少酸洗時間。

經過長時間對現場溫度的摸索，對酸液溫度和酸洗時間曲線的分析，決定提高四級酸洗溫度并采用階梯控制，由于1#酸槽位于酸洗段開端，帶鋼表面溫度低，在酸洗過程中酸液和帶鋼表面熱交換較快，所以酸液溫度最高，一般為85℃±1℃。通過1#酸槽后帶鋼表面溫度上升，熱交換速度變慢，所以后面的2#/3#/4#酸槽溫度設定值依次降低，2#酸槽為82℃±1℃，3#酸槽為80℃±1℃，4#酸槽為78℃±1℃。

3.2 優化噴射壓力,增強紊流效果

酸槽噴射壓力控制由酸液循環泵進行控制，循環泵泵速通過酸洗速度進行控制，酸洗速度低于100m/min 時，循環泵泵速為75%，噴射壓力較低。紊流的形成依賴于酸槽內酸液流動的速度，過低的噴射壓力使酸液流動緩慢，熱量，動量的傳遞效果較弱，對表面質量尤其是帶鋼下表面產生負面影響。

圖2 噴射壓力優化前后對比圖

通過提高酸液的噴射壓力，促進物質傳遞，提高帶鋼表面溫度，增強紊流效果，提升酸洗帶鋼表面質量。在本生產線中，酸洗噴射通過提高循環泵的泵速實現，保證噴射壓力≥1.0bar，關系如下：

0 ＜v＜80m/min 時，泵速為85%

v＞80m/min 時，泵速為100%

3.3 FAPLAC系統應用與優化

酸洗段濃度控制采用FAPLAC 在線檢測系統自動控制，操作人員可在HMI 畫面上設定1#酸液濃度和鐵離子濃度，FAPLAC 會按時抽取1#酸槽酸液檢測溫度、密度、電導率數值，通過計算機算法算出酸液的自由酸濃度和鐵離子濃度，和設定值進行比對，當自由酸濃度實際值小于設定值時，且鐵離子濃度大于設定值時，FAPLAC 會控制廢酸泵排出酸液，降低1#酸罐液位，進而轉化為液位控制，新酸會在4#酸槽補充，當FAPLAC自由酸濃度檢測值高于設定值后，廢酸泵會停止。此系統能實現實時監控酸液濃度，保證酸液濃度不會過低或過高。

圖3 噴射壓力優化前后對比圖

以往生產過程中，FAPLAC 檢測數據不準確，化驗數值和檢測數值差距太大，酸液濃度無法精確控制，自動調整功能喪失，只能按產量進行加排酸，沒有實時監控，造成酸液濃度調整不及時，帶鋼表面形成過酸洗或欠酸洗缺陷。

現場對FAPLAC 進行檢查，發現進口經常堵塞，造成儀器無法檢測，儀器顯示數據虛假，通過加裝過濾器，解決了管道堵塞問題。

圖4 管道內雜質

FAPLAC 酸液濃度的計算是用過檢查酸液電導率，酸液溫度和酸液密度，通過公式計算得出，3 個參數中任一參數不準確均會造成檢測濃度不準，現場電導率儀表長時間未清理，造成電導率檢測失效，影響檢測結果。清理了FAPLAC 系統電導率儀表，清理后酸值檢測基本貼合化驗室數值。

目前采取酸值控制酸循環系統,設定目標值40g/L，檢測時間250s，沖洗時間120s。

圖5 過濾器

3.4 破鱗機延伸率優化

酸軋產線設有1 臺拉矯破鱗機，最大延伸率3%，張力650KN。破鱗機的原理是利用帶鋼基體與表面氧化鐵皮材料性能的巨大差異，對帶鋼施加張力，并通過機械方法反復彎曲。相對于單一的輥式矯直機，經過拉彎矯直機處理的帶鋼板形和表面外觀質量均可得到更好的改善。

影響破鱗效果的工藝參數主要是延伸率和壓下量。為充分發揮破鱗作用，我們對破鱗機機的工藝參數進行了優化。延伸率和壓下量的變化都會對破鱗效果有一定的影響，當延伸率保持一定時，增大壓下量可以提高破鱗效果；加大延伸率也可以提高破鱗效果，但延伸率增加到一定程度后，破鱗效果不會再有顯著改善。因此，我們針對不同的帶鋼厚度，在現場反復試驗的基礎上，對破鱗拉矯機的工藝參數進行了優化。

表1 破鱗拉矯機的工藝參數

4 實施效果

相關措施目前已經在唐鋼高強汽車板酸軋生產線已經正式實施，酸洗表面問題得到有效解決，工藝段最高速度由原來的200m/min 提高到240m/min，生產節奏大幅提高。酸洗缺陷由原來的270t/年降低至零缺陷，極大的降低了因表面質量問題造成的產品降級，提高了效益。通過對上述內容的深入研究，唐鋼高強汽車板冷連軋機組在酸洗表面質量得到了提升，由將酸洗缺陷產品數量降至零缺陷，通過深入開發與應用，目前生產技術已經全部應用于酸軋產線，對于高等級表面產品的生產具有重要的指導意義。累計創效97.2 萬元。

5 結語

本文以唐鋼高強汽車板產品質量提升為出發點，通過對工藝參數、設備環境的分析，找出影響產品表面質量的制約因素，有針對性的進行技術攻關，有效保證了產品質量。