石劍利

【摘 要】隨著汽車、家電、輕工等高端市場(chǎng)的不斷發(fā)展，對(duì)大型冷軋酸洗板生產(chǎn)系統(tǒng)的依賴程度越來(lái)越高，傳統(tǒng)的冷軋廠設(shè)備陳舊，大型冷軋酸洗板生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝及設(shè)備的自主創(chuàng)新工作勢(shì)在必行。本文主要結(jié)合當(dāng)前冷軋酸洗板生產(chǎn)系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行分析，分析大型冷軋酸洗板生產(chǎn)系統(tǒng)集成技術(shù)在工、裝備、技術(shù)等方面的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)對(duì)老機(jī)組實(shí)施技術(shù)改革。

【關(guān)鍵詞】大型冷軋酸洗板 設(shè)備 工藝 技術(shù)

近年來(lái)隨著各大冷軋廠不斷深入的技術(shù)改造，使得軋機(jī)的生產(chǎn)能力得到大幅提升，其配套的酸洗機(jī)組必然要進(jìn)行改革創(chuàng)新，新的更加完整、更加環(huán)保、更高自動(dòng)化程度的酸洗機(jī)組才能適應(yīng)大型冷軋廠的需求。

1酸洗板概念及生產(chǎn)機(jī)組分類簡(jiǎn)介

酸洗板卷以優(yōu)質(zhì)熱軋板卷為原料，在酸洗機(jī)組上，主要經(jīng)酸洗去掉帶鋼表面的氧化鐵皮、切邊、平整及涂油等工序處理后得到的酸洗板卷，它除作各類冷軋板帶產(chǎn)品，熱軋板熱鍍鋅產(chǎn)品以及焊管產(chǎn)品的原料鋼卷外，各部門還能直接用作各類商品板材，用途廣泛。

酸洗板卷在國(guó)內(nèi)外得到很大發(fā)展。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)雖說(shuō)起步較晚，但目前也有很大的發(fā)展。

酸洗機(jī)組有如下三種分類：連續(xù)式酸洗機(jī)組；推拉式酸洗機(jī)組；酸洗熱軋板熱鍍鋅機(jī)組。

連續(xù)式酸洗機(jī)組是酸洗板生產(chǎn)的一類主要機(jī)組，產(chǎn)量高、產(chǎn)品厚度較薄、大批量生產(chǎn)一般采用這類型式。推拉式酸洗機(jī)組也是酸洗板生產(chǎn)的一類較為主要的機(jī)組型式。產(chǎn)品厚度較厚、強(qiáng)度高、產(chǎn)量低或規(guī)模適中的，一般選用這類型式。酸洗板熱鍍鋅機(jī)組是指把酸洗與熱鍍鋅聯(lián)合而成為酸洗熱軋板熱鍍鋅機(jī)組。該類機(jī)組雖然節(jié)省投資，適于生產(chǎn)一定量的酸洗板，但是，該類方式，酸洗板和熱軋熱鍍鋅板生產(chǎn)會(huì)相互影響、制約。

連續(xù)式酸洗機(jī)組較其他類型，優(yōu)勢(shì)明顯，國(guó)內(nèi)新建或改造的酸洗大部分為此類機(jī)組，其集成創(chuàng)新應(yīng)用同時(shí)也是本文著重?cái)⑹龅闹攸c(diǎn)。

2當(dāng)前冷軋酸洗板生產(chǎn)系統(tǒng)存在問題分析

2.1酸洗不凈的現(xiàn)象

這是很多企業(yè)在酸洗過(guò)程中遇到的問題，主要的表現(xiàn)在相同的酸洗條件下，酸洗過(guò)的產(chǎn)品帶鋼上會(huì)出現(xiàn)整條均勻分布的帶狀條紋或成波浪形或成直線型，后期會(huì)出現(xiàn)發(fā)黑發(fā)暗的現(xiàn)象，使冷軋后的表面質(zhì)量直接受到影響。實(shí)驗(yàn)表明酸洗不凈的直接原因是殘留元素砷、銅的存在，尤其是砷的氧化物直接影響到酸洗的質(zhì)量使帶鋼表面產(chǎn)生比較蓬松的黑色條紋有時(shí)甚至伴有大量的空洞，這也成為提高冷軋產(chǎn)品質(zhì)量的瓶頸。

2.2設(shè)備老化、備件準(zhǔn)備困難

很多大型冷軋廠的酸洗生產(chǎn)線配置的拉矯機(jī)只有破磷功能正常，但矯直能力沒法保證，酸洗過(guò)后的帶鋼表面質(zhì)量不平整，板型出現(xiàn)偏差，機(jī)組故障發(fā)生率高，作業(yè)率和產(chǎn)能也會(huì)受到極大影響，機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行都無(wú)法保證。設(shè)備能力及裝備水平跟不上更新?lián)Q代的節(jié)奏，在制造產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)格上就會(huì)受到限制，無(wú)法滿足汽車、家電高端市場(chǎng)的需求。

3針對(duì)問題對(duì)酸洗板的設(shè)備選擇、工藝與裝備進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新

針對(duì)上述大型冷軋酸洗板生產(chǎn)系統(tǒng)集成技術(shù)存在的問題對(duì)酸洗板機(jī)組的工藝和設(shè)備進(jìn)行改革勢(shì)在必行，經(jīng)研究采取以下改進(jìn)手段并取得良好效果。

3.1 材質(zhì)工藝改進(jìn)

為了改善酸洗段酸氣的吸收效率和吸收量，防止和減少酸氣在現(xiàn)場(chǎng)外漏，增加了預(yù)防噴淋裝置，加大酸霧吸收塔的直徑。為了有效降低槽體本身受熱變形，采用冷凝水罐加熱代替原來(lái)有的槽內(nèi)加熱的方式。

在提高帶鋼的漂洗效果上，充分利用扇面式噴嘴的優(yōu)勢(shì)，改善了漂洗水段噴射梁和噴嘴的噴射有限性，將原有漂洗水槽進(jìn)行全面升級(jí)，采用淺槽酸洗機(jī)組，淺槽酸洗機(jī)組并不完全拋棄原有的深槽酸洗的工藝而是在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新主要表現(xiàn)在：保證各槽之間的濃度差異，嚴(yán)格區(qū)分各槽之間不同濃度的酸洗液，進(jìn)行串列式設(shè)置這樣避免了像深槽那樣酸洗液溢流通過(guò)，同時(shí)酸槽之間用小收集槽和刮酸輥鏈接，刮酸輥可以有效刮掉帶鋼表面的酸洗液避免其流入下一個(gè)串列的酸洗槽中而是被分放到小收集槽內(nèi)。這是一個(gè)工藝的創(chuàng)新型應(yīng)用：淺槽結(jié)構(gòu)創(chuàng)造有利條件提高酸洗速度，深槽結(jié)構(gòu)帶鋼對(duì)隔酸墻的磨損更大，因?yàn)樗捎玫氖菐т摯苟日{(diào)節(jié)和帶鋼夾緊裝置以及帶鋼提升系統(tǒng)裝置，而在淺槽中帶鋼的酸洗基本上是沿著槽底部進(jìn)行的，張力相對(duì)更小，騎墻石的使用壽命得到很好的延長(zhǎng)，且張力便于控制從而酸洗速度加快安全性提高事故減少。

再循環(huán)酸罐的配置，淺槽特有的再循環(huán)酸罐有效提高了機(jī)組作業(yè)率提高了酸洗液的利用率，便于事故處理和縮短處理事故時(shí)間，酸罐設(shè)置之間用管線鏈接保證高濃度算也順利流向低濃度的酸罐，在梯流的過(guò)程中配備石墨熱交換器，酸洗液及時(shí)加熱，保持酸液溫度的穩(wěn)定性，開機(jī)時(shí)能使酸液較快達(dá)到額定溫度投入運(yùn)行，節(jié)省整體的酸洗時(shí)間，酸洗罐的連接線上是裝有截止閥的防止各罐酸洗液之間發(fā)生混合交叉，在發(fā)生意外情況時(shí)酸洗液可以很快流入到在循環(huán)的酸洗罐中避免浪費(fèi)更重要的是保證帶鋼得到適度的酸洗，主要的循環(huán)模式就是酸洗液經(jīng)過(guò)酸槽，流入酸罐在經(jīng)過(guò)石墨進(jìn)行熱交換在流入下一酸槽的過(guò)程達(dá)到完整循環(huán)。這樣的酸洗工藝表現(xiàn)出極強(qiáng)的生命力極大迎合了現(xiàn)代高速、自動(dòng)化的酸洗要求。

在酸洗槽和漂洗槽的材質(zhì)上使用新型材質(zhì)PPH，之前使用的鋼襯膠抗腐蝕效果差，維修且成本高，而新型材料則是在這方面有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)在槽體雙側(cè)側(cè)壁上連接管道的方式實(shí)現(xiàn)酸槽間酸液有序逐級(jí)流溢?？紤]到在酸洗過(guò)程中槽體的表面帶鋼材料容易氧化程鐵皮影響酸洗效果，采用逆流循環(huán)的方式取代原槽體內(nèi)的酸液順序流淌循環(huán)的方式，這種方式可以有力沖擊氧化后的鐵皮導(dǎo)致其脫落，達(dá)到提高酸洗效率的作用。

酸洗工藝上進(jìn)行卓有成效的調(diào)整，酸洗過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的氫氣，氫氣大量聚合，若難以排出則會(huì)造成爆炸事件，這一直是酸洗階段的技術(shù)難題，為讓氫氣更好的排出避免其聚合，在酸槽與漂洗水槽之間的蓋子上鑿孔同時(shí)加上防爆板，按照酸槽規(guī)格差異適當(dāng)增加排煙風(fēng)機(jī)流量，可以有效降低危險(xiǎn)事件的發(fā)生。水泵空轉(zhuǎn)易造成漂洗水槽火險(xiǎn)的發(fā)生，在沖洗階段就要加強(qiáng)流量的監(jiān)控設(shè)置流量計(jì)和聯(lián)鎖。

3.2 平整機(jī)的位置和輥數(shù)設(shè)計(jì)

平整機(jī)是用來(lái)改善產(chǎn)品板面質(zhì)量和改變板面光潔度的，同時(shí)消除一定的應(yīng)力和屈服平臺(tái)，在一定程度上改善板型。平整機(jī)的輥數(shù)設(shè)置上要根據(jù)大型冷軋廠的軋輥尺寸來(lái)決定，充分考慮軋輥的通用性，還要考慮機(jī)組的位置，一般在烘干機(jī)之后和出口活套之前設(shè)置四輥機(jī)組，為快速換輥單支撐輥傳動(dòng)，非常實(shí)用。典型的處理線平整機(jī)，如圖1。

圖1 四輥平整機(jī)

3.3卷取機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)應(yīng)用

卷取機(jī)的構(gòu)成上主要是減速機(jī)，固定底座、外支撐、推板裝置和上下壓輥等，這里的更新主要是針對(duì)底座固定和助卷器和推板裝置，其中卷筒和減速機(jī)等器材考慮進(jìn)廠維修問題還是用舊設(shè)備比較方便。底座、助卷器液壓缸等設(shè)備因材質(zhì)相對(duì)單薄容易變形等原因要根據(jù)情況及時(shí)新制，氣動(dòng)抱閘代替卷曲抱閘，重新設(shè)計(jì)制造活動(dòng)支撐。在卷取機(jī)的設(shè)計(jì)上綜合考慮機(jī)組產(chǎn)能和設(shè)備能力進(jìn)行設(shè)計(jì)，為保證內(nèi)徑達(dá)到要求要用扇形件來(lái)設(shè)計(jì)，聯(lián)合皮帶助卷器和鉗口咬頭兩種形式。獨(dú)立立式皮帶助卷器以及其支撐和固定框架都是新制的，安裝在出口側(cè)卷筒斜下方的壓輥亦是如此。

3.4合理布置拉矯機(jī)

經(jīng)試驗(yàn)表明：合理布置拉矯機(jī)及給予合理的拉力可以明顯改善板型變形的狀況，同時(shí)縮短酸洗時(shí)間。

酸洗機(jī)組上配置拉矯機(jī)，能夠消除而輥軋機(jī)難以實(shí)現(xiàn)的帶鋼的鐮刀彎，同時(shí)可以適用于各種規(guī)格和厚度的帶鋼，拉矯機(jī)輥?zhàn)有「鼡Q方面輕便。由于帶鋼從拉力機(jī)中間通過(guò)時(shí)從上一個(gè)彎曲輥到下一個(gè)彎曲輥之間的所受的內(nèi)表面壓力和外表面拉應(yīng)力剛好相反，這樣在通過(guò)連續(xù)不斷的力的作用帶鋼表面的氧化鐵皮最大程度上脫落便于酸洗。拉矯機(jī)在位置選擇上十分講究，因?yàn)樗嵯垂に嚩嗡俣容^低、為保證連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，拉矯機(jī)要設(shè)置在酸洗槽之前，將鋼材矯正之后進(jìn)入酸洗槽。不能把拉矯機(jī)放在機(jī)組頭部或尾部的原因是因?yàn)閹т撛谶\(yùn)行過(guò)程中速度快、容易產(chǎn)生變化，中途過(guò)程中的操作停頓等原因會(huì)導(dǎo)致帶鋼受張力變化而波動(dòng)，板型無(wú)法得到很好的改善，如果放在機(jī)組頭部則會(huì)污染環(huán)境，經(jīng)拉矯過(guò)的鋼材會(huì)產(chǎn)生氧化鐵皮隨后又高速運(yùn)轉(zhuǎn)污染嚴(yán)重。

3.4加強(qiáng)焊接機(jī)的性能

焊接機(jī)是大型冷軋酸洗機(jī)組上必不可少的裝置，在焊接機(jī)上取消了定縫刀裝置，增設(shè)了帶鋼垂直調(diào)節(jié)裝置以及帶鋼橫切剪，提升性能提高酸洗機(jī)組的生產(chǎn)能力和工序，取消定縫刀的用處就是節(jié)約時(shí)間提高效率，焊接質(zhì)量提升的同時(shí)焊接周期縮短。帶鋼垂直調(diào)節(jié)裝置在帶鋼厚度增大或減小時(shí)能自助調(diào)節(jié)，方便焊接也保證了帶鋼正常過(guò)酸洗，帶鋼橫切剪對(duì)帶鋼兩端參差不齊的情況及時(shí)處理，圓盤剪同時(shí)可剪切鋼頭和鋼尾，確保平整性方便焊接提高焊接質(zhì)量。

改造后的某酸洗機(jī)組示意圖，如圖2。

圖2 某酸洗機(jī)組示意圖（輥系圖）

3.5 強(qiáng)大的三電集成系統(tǒng)

酸洗板機(jī)組的電氣系統(tǒng)的改造結(jié)合了冷軋廠和自動(dòng)化公司的相關(guān)技術(shù)人員的工藝分析，并進(jìn)行全部更新。在三電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和編者程序上，根據(jù)生產(chǎn)操作人員的使用習(xí)慣和酸洗機(jī)組三電系統(tǒng)的技術(shù)積累，揚(yáng)長(zhǎng)避短，統(tǒng)籌設(shè)計(jì)。

主要是傳動(dòng)系統(tǒng)、基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)、以及其他系統(tǒng)上的集成創(chuàng)新。傳動(dòng)系統(tǒng)由交流全數(shù)字矢量變頻調(diào)速控制系統(tǒng)代替原直流控制系統(tǒng)。采用一二三級(jí)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)運(yùn)作對(duì)物料、數(shù)據(jù)實(shí)行跟蹤為一級(jí)的數(shù)據(jù)提供工藝要求的數(shù)據(jù)，二級(jí)系統(tǒng)用服務(wù)器與客戶機(jī)結(jié)構(gòu)，與三級(jí)計(jì)算機(jī)通訊，它主要是接受來(lái)自三級(jí)的生產(chǎn)計(jì)劃同時(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控將各項(xiàng)信息傳送到三級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

4 技術(shù)設(shè)備的創(chuàng)新及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制

在組織研究機(jī)電功能設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)方案的設(shè)計(jì)時(shí)，技術(shù)人員要根據(jù)生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)備和系統(tǒng)的參數(shù)，最終完成單體生產(chǎn)線設(shè)備的選型，并進(jìn)行系統(tǒng)的編程、施工和試驗(yàn)性調(diào)試。酸洗機(jī)組要隨著冷軋技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)行不斷改進(jìn)創(chuàng)新，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用大大提升了酸洗機(jī)組的速度和產(chǎn)量，計(jì)算機(jī)和先進(jìn)的控制、檢測(cè)設(shè)備促進(jìn)了酸洗機(jī)組的自動(dòng)化全過(guò)程控制，帶鋼的品種、規(guī)格參數(shù)、酸洗液的濃度溫度參數(shù)、酸洗的速度等方面都有計(jì)算機(jī)全程控制。

4.1多樣性全自動(dòng)設(shè)備控制

配置帶鋼對(duì)中裝置：該裝置能有效保證酸洗工藝段、帶鋼剪切及對(duì)中運(yùn)行的穩(wěn)定性；配置孔洞定位系統(tǒng)：自動(dòng)跟蹤、尋孔裝置用來(lái)追蹤帶鋼位置保證帶鋼穩(wěn)定運(yùn)行，控制停止位置的準(zhǔn)確性；配置光電檢測(cè)系統(tǒng)：保證酸洗的循環(huán)作業(yè)，采用溫度、液位、導(dǎo)電率監(jiān)測(cè)裝置更好的配合石墨熱交換器工作。

4.2工藝技術(shù)創(chuàng)新性發(fā)展

實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度產(chǎn)品的生產(chǎn)，主要是通過(guò)提高工藝設(shè)備和配置來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體表現(xiàn)在提升漂洗水槽的級(jí)別，用單扇面式噴嘴代替漂洗水段原有的噴射梁和噴嘴大大提高了帶鋼的漂洗效果拉矯機(jī)的設(shè)置上用最新的電氣式控制取代機(jī)械式控制；卷取器的設(shè)置上有單用型改為鉗口和助卷兩用型，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的多功能使用。為實(shí)現(xiàn)有效檢查熱軋來(lái)料卷取機(jī)的卷軸內(nèi)徑設(shè)計(jì)上可采用兩到三種內(nèi)徑輪換使用，實(shí)現(xiàn)自由轉(zhuǎn)換的效果。

4.3 裝備及技術(shù)創(chuàng)新

硬件配置、軟件架構(gòu)、編程調(diào)試、系統(tǒng)開發(fā)的自動(dòng)化技術(shù)編程是由單位內(nèi)部自主開發(fā)完成。平整機(jī)的設(shè)計(jì)上，取消了快開、快合比例系統(tǒng)，采用簡(jiǎn)潔方便有效的比例閥控制，同時(shí)在保證穩(wěn)定控制的前提下，實(shí)用性的電磁閥系統(tǒng)適當(dāng)性的使用，可以一定程度上降低成本。改善槽體防爆系統(tǒng)，沖洗階段的控制設(shè)備得到加強(qiáng)，從環(huán)保角度做好循環(huán)利用這一點(diǎn)在對(duì)水利用上表現(xiàn)突出，實(shí)現(xiàn)對(duì)冷凝水和酸槽密封水的回收利用，酸霧凈化塔預(yù)噴淋裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)酸水的直接循環(huán)再利用。

大型冷軋酸洗板生產(chǎn)系統(tǒng)集成技術(shù)在酸洗機(jī)組的設(shè)計(jì)過(guò)程中充分應(yīng)用現(xiàn)代酸洗技術(shù)的發(fā)展、變化，結(jié)合計(jì)算機(jī)和先進(jìn)的控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代大型冷軋酸洗機(jī)組高速、高效發(fā)展。

5結(jié)語(yǔ)

大型冷軋酸洗板生產(chǎn)系統(tǒng)集成技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其發(fā)展前景也是極其客觀的，但該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展在我國(guó)還不是很成熟。需要結(jié)合運(yùn)用實(shí)踐和各冷軋廠酸洗板應(yīng)用情況發(fā)展創(chuàng)新系統(tǒng)的運(yùn)用，依靠原有技術(shù)工藝合理改進(jìn)，科學(xué)合理設(shè)置促進(jìn)大型冷軋酸洗板生產(chǎn)系統(tǒng)集成技術(shù)更好的發(fā)展和運(yùn)用。

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