不锈钢退火酸洗线介绍

为了降低加工成本、提高生产能力及产品质量，同时也为了提高能源效率及环境适应能力，不少不锈钢带钢生产厂家纷纷引进当今世界最先进的退火酸洗技术、设备，以改建或扩建自己的退火酸洗处理线。随之而来的问题是，怎样更加合理地在原厂房内布置新的处理线，既保证生产工艺合理、顺畅，又占地面积少。下面重点介绍2003年6月投产的世界上著名的不锈钢板材生产厂——蒂森克虏伯尼洛斯塔(TKN)克里菲尔德厂(Krefeld)3号冷轧带钢处理线及2003年4月投产的浦项3号新退火酸洗线。 

1 1KN 3号不锈钢冷轧带钢处理线(KL3)

KL3不锈钢冷轧带钢处理线是当今世界同类设备中最先进的，尤其在产品质量、能源效率和环境适应性方面都很优秀。这条生产线由安最时集团下属几个公司供货：主要设备供货商是森德维克公司，部分是奥地利的安最时集团(带钢清洗和酸洗段)及荷兰的鹿特丹Thermtec公司(退火炉和雾化空气冷却段)州尔斯通公司提供电气设备。

KL 3冷轧带钢处理线处理冷轧不锈钢带钢包括AISl300系列(80％)和400系列(20％)不钢。这条线最主要的能力参数汇总于表1中。

表1 1KN的3号冷轧带钢处理线技术参数

带钢宽度/mm 600~1380

带钢厚度/mm 0.2—2.0

带钢速度/m.min-1 100(最大)

钢卷重量/t 30(最大)

钢卷直径/mm 2500(最大)

处理线生产能力/t.h-1 40(奥氏体4301) 28(铁素体4016)

退火炉温度/℃ 1240(最高)

退火炉的TV值 68m/(最小带钢厚度3mm)

1.1 在很小占地面积上实现的现代化技术

由于场地条件的，这条处理线设计得常紧凑。为了保证总的技术水平，处理线设备列成4层，总长度仅仅220m。

①在最底层，带钢从两个开卷机之一交替送进处理线，开卷机配置有5辊矫直机和切头剪。带钢头尾在预重叠电阻焊焊机上进行焊接，这就允许带钢厚度最大相差30％，焊缝强度高于母材强度90％。

②在清洗工艺开始前用气刀除去残留在带6表面的垫纸，随后带钢连续地通过喷射式脱脂2置、两组刷洗机和4级喷射漂洗装置、边部吹扫Q钢干燥机。在此还设置有烟道式废气系统和油i离器。入口带钢存储器设计为立式，可以存储带钢大约370m，以保证在开卷机换钢卷时处理线可以连续运行。

③退火炉和冷却段布置在作业线的最上层。炉子段采用了世界上最先进的不锈钢薄带钢退火技术。

作业线的最新技术是沿60m长的退火炉布置的蓄热式燃烧器，与传统的燃烧器相比，炉子排出的废气通过热交换器来预热天然气烧嘴所需要的新鲜空气，这条线采用的这种技术使燃烧效率达到30％以上。这是由于炉子排出的废气直接通过了固定在炉子上的92个燃烧器内的陶瓷蓄热器单元体，新鲜空气从这些单元体的外面通过，在这里空气被加热，然后以比传统燃烧过程高得多的温度进入燃烧过程。由此，退火炉需要的天然气大大减少。

为了减少有害的废气排放，蒂森克虏伯尼洛斯塔公司还使用了所谓的FLOX技术，这种技术可以阻止烟气达到形成氮氧化物那样的高温。

采用蓄热式FLOX燃烧器可以使炉子在极短的时间内达到最高热效率。在炉膛之间，带钢在耐热纤维辊上传送。纤维辊固定在享有专利权的Thermtec式传动轴上，确保在作业线运行过程中纤维辊的快速更换。

带钢冷却不与辊子接触。空气冷却段采用未被冷却的环境空气，这就保证了最好的带钢平直度和带钢表面质量。

④酸洗段布置在退火炉下面的一层。带钢成功地通过电解酸洗段、电解酸洗段和混酸酸洗段。中性盐电解酸洗是以奥地利鲁特纳中性盐电解的中性盐导体系统为基础而设计的，由两个酸洗槽组成，总共6对电解电池(整流器容量总计为66kA)。其后是以作为电解质的电解酸洗段，它也是以鲁特纳中性盐导体系统为基础而设计的，只有一个电解槽，带两对电解电池(整流器容量为12kA)。刷洗辊阻止大量的电解质带出，而且把氢氧化物污泥从带钢表面除掉。

混酸酸洗段击两个22m长的浅槽组成，随后是一个5级喷射漂洗装置，配有两对刷洗机，该酸洗段的后面有带边部吹风装置的带钢干燥机、带有煤气洗涤机的排气系统和烟囱以及回收系统。

聚丙烯酸洗槽用在电解酸洗段和混酸段。最近，安最时集团开发了中性盐电解质回收装置。把六价铬在线还原为三价铬，而且与其他金属氢氧化物一起除掉。这种经过处理的中性盐电解质又返回到工艺段使用，所以在操作过程中不需要再加入硫酸钠。

⑤酸洗之后，带钢经过两辊平整机平整，获得最大1％的延伸率。在焊缝通过时，平整机短时打开辊缝，这样平整辊不会在焊缝通过时由于带钢厚度的变化而受到损坏。在此过程中一条水平式缓冲存储器最多存储40m带钢，以保证带钢连续地以工艺速度通过平整机。

⑥在卷取段有一个立式带钢存储器，可存储带钢大约350m，以适应换卷的需要，或者是适应与带钢切边或表面检查有关的带钢技术性停车的需要。庞大的安全系统，包括完善的机械制动系统可以防止垂直运行的活套小车掉下来。

把切边装置纳入作业线并不是带钢通过表面检查所必需的，但是，切边线一般是需要的。带钢海边的切边宽度为3～25mm。一般来说，表面检查系统一直是在线布置，以检查带钢的上下表面。

钢卷称重或不称重受步进式运输带和坑架式钢卷小车的影响。在开卷和卷取区设有垫纸卷纸机。带钢控制系统和换向辊装置保证带钢在整个作业线上对中。

1.2 最适宜的自动化带来高的运行率

KL3(即3号冷轧带钢处理线)具有高水平的自动化使得整条作业线只需5名操作员。

在阿尔斯通公司提供的电气设备中，包括全套供电设备，装机容量为12600kVA，低压主配电盘，非控制传动的马达控制中心，传动工程系统和各类l级和2级自动化系统。传动概念(0级)最基本的特征是带钢传送的所有驱动装置都是通用设计，一些鼓风机传动装置采用可变速交流马达传动。对退火炉、雾化空气冷却段和酸洗线全部实现了开环和闭环控制，而且所采用的阿尔斯通公司的硬件由安最时公司进行了优化。

所有开环和闭环控制功能(1级)已实现，总共采用了7套ALSPA C80 HPC系列高效多处理机系统。这些控制系统以多道操作和实时操作系统为基础，适合于动态控制和数字处理管理的最高需求。

过程管理级(2级)的自动化概念是以各机组的实际功能为基础。像基本自动化，一套ALSPA C80 HPC系列多处理机系统就能实现：钢卷前馈管理功能、给定值的确定、钢卷实时数据管理、钢卷后馈管理、数据提供、更高级别(3级)的工厂网络管理的建议和由过程控制计算机处理的过程管理级的钢卷跟踪。

ALSPA 8000i—ICS型系统的操作和显示是以13PC操作者终端作为显示和操作的基础，由系统软件PC一图像软件来实现的。操作和显示系统为生产和维护人员准备了通常的操作员界面，用于观察电力供应、对传动装置所有给定值的选择和为更高等级过程控制系统达到对答功能。

任务定向的总线系统提供传动的集传组织级和自动装置之间的连接。带有操作系统和显示系统的信息交换物理基础最初是由总线系统ALSPA S8000E形成的，总线系统ALSPA S8000是一个以过程可变数据为基础的实时数据库(RTDB)。

2 浦项3号退火酸洗线[2]

浦项3号退火酸洗线由VAI公司提供，该线的设计处理能力为45万t/a热轧带钢和5万t/a奥氏体和铁素体不锈钢冷轧带钢产品。这套设备加上现有的1号、2号热轧带钢退火酸洗线，将使浦项处理热轧带钢的能力超过160万t/a。

表 2 主要工艺数据

带钢数据

来料奥氏体、铁素体和马氏体不锈钢

带钢厚度 1.0～5.0(热轧) 1.0～2.0(冷轧)

带钢宽度/mm 600～1300

产量/t.a-l500000

带钢速度

入口段/m.min-l 130

工艺段/m.min-l 80（热轧）100（冷扎）

出口段/m.min-l 130

退火炉能)力/t.h-l 111（130mm宽304型不锈钢）

TV值* 180

带卷尺寸

外径/mm2100

内径/mm762/610(入口段)610(出口段)

卷重/t 25(最大)

在设计这条线及其相关设备时，作业线长度受到现有建筑物的。经过精心设计以及合理安排，3号作业线布置已成为现代化退火酸洗线的典范，主要设备及工艺流程见图3，主要工艺数据见表2。

2.1入口段

入口段有两台开卷机，为了准备适合于焊接操作的带卷头、尾部，每台开卷机本身带有完整的送料、矫直和剪切设备。

焊机是采用MIG焊接工艺的剪切弧型设备。该机器包括一台固定剪和横向夹持器，在剪切操作之前夹住两个尾部，直到焊接周期完成后再将轧件松开，这就保证尾部稳定、可靠地对齐。

4层水平式活套布置在炉子段底下的一个地坑内，在最大工艺速度为100m/min时有4分钟的储料能力。活套由主小车和一些移动的支撑小车组成。系统的主要特点是当活套充满时，每个移动支撑小车一个一个地离开，通过一个特殊的凸轮装置保持在合适的位置，这种装置防止运动脱离位置，直到活套为空时由主小车收集支撑小车。

2.2 工艺段

工艺段由退火炉、冷却设备、辊式破鳞机和酸洗段组成。炉子段是水平布置，以天然气为燃料，为使工作效率最高采用连续隧道型。炉子包括第一段辐射预热，接着是三个直燃式加热段。预热段利用直燃式加热段的燃烧气体将带钢在进入直燃式加热段之前预热到440℃左右。

在不同的炉段之间提供圆盘型辊道支撑组件，允许快速换辊。每个圆盘辊组件装有两个陶瓷纤维罩支撑辊。

接下来是热处理，使用特殊设计的全部用水的5级急冷系统，将带钢冷却到不大于80℃的最终出口温度。

湿式破鳞机结合喷水技术可冲洗带钢表面及机器上的粉尘/铁鳞，同干式破鳞机相比可保证机器附近的环境比较清洁。

由于带钢绕着小直径工作辊弯曲的作用，在入口、出口辊式张紧装置上产生很大的张力导致有效地破鳞，使得材料比较平直地进入喷丸机和酸洗段，从而保证这些后续的除鳞设备非常有效地作业。

处理线在最大工艺速度100m/min和带钢宽度1300mm的条件下处理能力为111t/h，这种能力的作业线通常要求建筑物长度大约为480m。然而在本例中最大可利用的长度为400m。为了适应这种，大约有160m长度的酸洗段按照两层来建设。

下面的一层由两个硫酸酸洗槽组成，第一个装有电极。在第二个硫酸槽的出口带钢垂直地绕过两辊换向装置，然后转回来在进入三个混酸槽中的第一个槽之前进入刷洗机。采用这种布置，酸洗段被调整到大约正常所需长度的一半。需要经常关注的设备，例如刷洗机是布置在上面一层，以便为换辊及易于维护提供方便。

出口段包括出口活套、一台4辊平整机、检查站和带卷自动打捆、称重结合在一起的卷取站以及用于带卷储存和传送的步进梁运输系统。

2.3 废水处理设备

废水处理设备处理来自1号和3号退火酸洗线的废液，包括传统的处理阶段，中和废液和使最后的溶液适合于排放到排水道中。废水处理设备每小时大约处理1000m3水，这些水来自1号和3号作业线的水淬火区和3号作业线湿式破鳞机的补充水。这些水中含有大量的细小铁鳞颗粒，如果水要被回收利用，必须将这些铁鳞颗粒去除。

处理设备由装备有水力旋流器的初始铁鳞沉淀池和以砂作为媒介的第二级滤清池组成。在最终滤清以后，返回系统的水在重新用于水淬火和破鳞机之前要进行冷却。

新的水处理设备还必须考虑两点：一是还要处理现有两条退火和酸洗线需要处理的废水和冷却水。二是必须布置在1号作业线原有同类设备占据的位置，不能停止和中断1号线的生产。

3 结束语

通过对蒂森克虏伯尼洛斯塔克里菲尔德厂的KL3不锈钢冷轧带钢退火酸洗线及浦项新3号退火酸洗线的介绍可以看出，这两条退火酸洗线都是改造项目的典范，较好地处理了工艺与占地的矛盾，使得生产顺行，维护方便，从而达到了预期的效果。