酸洗工艺技术培训教材

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2.1.1 溶解作用
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O
FeO+2HCl=FeCl2+H2O。 在上面三个反应式中，最后一个反应最快，内层FeO的溶解加速了 整个酸洗过程。盐酸酸洗主要靠溶解作用去除氧化铁皮。
2.1.2 机械剥离作用
夹杂和氧化铁皮压入，从外观看较容易发现，夹杂和氧化铁皮压入 采用酸洗的方法多数是不易清除掉的；轻微的夹杂和氧化铁皮压入， 即使能够酸洗掉，但会造成其他部位板面过酸洗，个别情况将会使板 面留下坑痕，冷轧后因坑痕扩大而造成废品。
1.4无条状划伤、压印、压坑、凸泡和分层等缺陷；
原料表面出现超过厚度正负偏差一半深度的划条称为划伤。这种缺 陷在冷轧过程中不易消除，最终会导致成品板带降级。实践证明，当 原料表面存在不大于厚度正负偏差一半的压痕、发裂、麻点、划伤、 凸泡及轧辊网纹时，在40％的冷轧压下率轧制后基本上都可以消除。 气泡和结疤是指从外观上不易被发现的两种缺陷，它们只有当原料经 过酸洗后才暴露出来。气泡呈现为孔隙或裂缝状态，结疤呈现为凹坑 状。经过冷轧之后，这两种缺陷都不易被消除。
Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ 酸溶液通过孔隙和裂缝与铁皮中和基体中铁反应，产生大量氢气 ，由于氢气的膨胀压力，把铁皮从带钢表面剥离下来。其反应式为 ：。
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2.1.3 还原作用
Fe2O3+2[H]=2FeO+H2O Fe3O4+2[H]=3FeO+H2O
FeCl3+2[H]=FeCl2+HCl 一部分氢原子靠其化学活性及很强的还原能力，将高价的铁氧化 物和高价铁盐还原成易与酸作用的低价铁氧化物及易溶于酸液的低 价铁盐。
2.2 影响钢铁酸洗速度的因素
氧化铁皮结构和厚度的影响酸洗过程首先同氧化铁皮的厚度和结构有关 ，最适宜的酸洗条件，是在氧化铁皮含富氏体的数量最多，而且没有 Fe2O3的时候。对于钢材（对于用热轧板生产的焊管和热轧型钢）来说 ，当终轧温度比较低（约850℃）时，这个条件可以保证得到氧化铁皮 层最薄，同时出现Fe2O3的危险性最小。
相反，当带钢宽度过窄时，剪边过窄，在带钢中心出现偏离时，可能
出现空过圆盘剪而造成空剪窄尺，当带钢在连续酸洗作业下运行时，
往往会出现跑偏事故。热轧带钢的厚度。由于轧制过程中轧件温度不
均匀和张力波动，通常头部较尾部厚0．15～0．20mm；有时由于操
作方面的原因，带钢某段出现一边厚一边薄，或一段厚一段薄的现象
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2.1.5 涂油和钝化
在连续酸洗机组里，酸洗后带钢进行涂油，使带钢在轧制前存放期 间（l天左右）不生锈。可是，在框式酸洗中，只能用带钢钝化来防 锈。钝化是使酸洗后的带钢表面形成钝化膜，提高抗环境腐蚀能力 ，一般保证带钢在2～3天内不再生锈。钝化液是l％～4％（质量分 数）亚硝酸钠（NaNO2）的水溶液，带钢在室温钝化液中的钝化时 间为30s。
槽内酸液温度，即改变酸洗工艺。 • 设备投资比深槽要便宜些。
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• 每一酸槽有一个酸循环贮罐，同酸槽配合工作 ，当停机时间较长时，酸槽内酸液可在5min内 排空至贮酸罐，可以避免带钢过酸洗。同时在 贮酸罐中酸液可进行小循环，以保持酸液温度 不降低。事故处理完毕，酸液可立即送回槽内 ，机组可以很快恢复运行，减少了停机时间， 提高了作业率。当带钢在酸槽中断带时，酸液 可以排空，断头很容易找到，重新焊接时操作 也安全。
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3.浅槽酸洗、湍流式酸洗和喷流型酸洗的比较
3.1浅槽酸洗的特点
• 带钢在比深槽容积小的槽内运行及酸液循环泵强大的 循环能力使浅槽内酸液产生运动。酸液和带钢间相对 运动，增加了酸液对带钢的冲刷，因此酸洗效率比深 槽高，约可提高20％。
• 酸槽串列布置，槽内不用隔墙，采用刮酸辊和小收集 槽间隔，使每个酸洗槽的酸液浓度保持一定，保证了 带钢的酸洗效果。
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1.5 带卷无塔形、松卷、开卷后平直。
镰刀弯和 S弯出现在热轧带钢中，它是指带钢中心线沿带钢长度方向 出现的镰刀形和S形的变化。有镰刀弯和S弯的原料在连续机组和在冷轧 机组轧制时，必然引起带钢跑偏，严重时造成断带事故。同时它们在圆 盘剪上剪切时，往往不能保证带边均匀和取直，使带钢卷取时产生塔形 ，钢卷上下两端松紧不匀。产生镰刀弯和S弯的原因是，热轧过程中两边 压下量不匀和加热温度不均。它属于无法消除的缺陷。为保证冷轧过程 顺利进行，带钢的镰刀弯应符合技术标准的规定。
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可能完全不适于使用普通的硫酸酸洗。例如，硅钢的氧化铁皮中含 有SiO2是难溶于硫酸溶液中的氧化物，往往在酸洗之后在带钢表面 上仍残留一层薄的氧化膜。特别应当指出的是含铝的钢，虽然生成 的氧化铁皮比较致密，但由于生成的铝的氧化物能溶解于酸中，因 此含铝的钢仍然是比较容易酸洗的。
另外，钢中的含碳量对酸洗速度亦有着明显的影响，且酸洗速度随 着钢中含碳量的增加而加快。这是因为钢中的含碳量增加时，氧化 铁皮有着向薄的方面生成的趋势
无论是在盐酸中酸洗或是在硫酸中酸洗，酸溶液的搅拌都是有利于酸 洗的。但是对于型钢或钢丝的酸洗来讲，则由于生产方式等原因而不 易采用，或是不会获得像带钢酸洗那样的效果。
2.2.5钢铁成分的影响
钢铁中除了铁原子之外，还含有其他元素的原子。在这些元素中有些 会使氧化铁皮变得很疏松（如镁、钙等），酸溶液很容易渗入到氧化 铁皮内部与富氏体的氧化铁或基体铁接触。因此，酸洗变得比较容易 ，还有些元素会使氧化铁皮变得比较致密，酸洗变得比较困难，甚至
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2. 盐酸酸洗的原理及影响因素 2.1 盐酸酸洗原理
酸洗过程中热轧钢板表面氧化铁皮减少 热轧带钢表面氧化铁皮一般是由Fe2O3、Fe3O4或FeO构成的。由于铁 的氧化过程是Fe→FeO→Fe3O4→Fe2O3，因此，氧化铁皮结构一般是 ：内层（紧贴钢的基体）FeO，外层（直接与大气接触）Fe2O3，中 间层Fe3O4。氧化铁皮的组成和结构随着钢的化学成分、热轧温度、 加热及终轧温度、轧后冷却速度、周围介质的含氧量变化而变化。由 于碳素钢和低合金钢表面上的氧化铁皮具有疏松、多孔和裂纹的性质 ，加之在酸洗机组中随同带钢一起经过矫直、拉矫、传送的反复弯曲 ，使这些孔隙增加和扩大，故酸洗时酸溶液在与氧化铁皮外层Fe2O3 、中间层Fe3O4反应的同时，也通过裂缝和孔隙与内层FeO和钢的基 体起化学反应。
，或者出现带钢全长超厚现象，这些都会给并卷焊接及冷轧造成困难
。因此，对于不同厚度的原料带卷，其厚度偏差都有具体的要求，例
如带钢厚度小于3mm时，厚度偏差应为±0．20mm；带厚为
Biblioteka Baidu3～
5mm时，厚度偏差为±0．24mm；带厚大于5mm时，厚度偏差应为
±0．27mm。
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1.3 表面无氧化铁皮，边部无裂纹等；
另外，钢中夹杂物对板材的成形性能也有重要的影响。夹杂物是降低 钢的力学性能和工艺性能的主要因素，对于冲压钢板，不论沸腾钢或镇 静钢当铸件表面附近有夹杂物时，在轧制成薄板后，这些夹杂物就会暴 露出来，成为表面缺陷或表皮缺陷。对冲压用钢的要求是表面无缺陷， 在轧制和退火过程中可以通过精心操作和控制使其不产生表面缺陷，但 钢内部的夹杂物引起的表面缺陷则不易控制。因此，在钢的冶炼过程中
2.2.3酸洗方式的影响
浸泡酸洗和喷射酸洗，在酸液成分和温度相同的情况下，这两种酸洗 方法的酸洗时间是不同的。
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垂直带钢表面的喷射酸洗和与带钢表面倾斜150的喷射酸洗比浸泡酸 洗时间缩短15％～20％，与带钢表面平行的喷射酸洗和浸泡酸洗没 有什么区别。喷射酸洗在温度升高时，酸洗时间缩短，实践证明， 喷射酸洗要比浸泡酸洗时间短一倍，在同样的酸液参数条件下，由 于机组设备条件不同，酸洗时间之差可从15％～20％到100％。 2.2.4酸洗液搅拌的影响
。 应严格控制夹杂物的数量、尺寸和分布 3
1.2坯料厚度和宽度尺寸应符合规定
原料带钢宽度偏差是指带钢全长内偏离公称宽度的数值，实际生产
中带钢宽度往往是中间窄两头宽，有时中间窄得剪不着边，两头宽得
剪下的毛边超过了允许宽度。实践证明，带钢宽度超过最大允许偏差
时，剪边过宽，入碎边剪后不易被剪断，往往造成碎边剪出现事故。
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（2）氮(N)：氮在钢中一般使屈服强度和抗拉强度增加，硬度值上升 ，r值下降并引起时效。对于冲压用钢板，氮的作用和碳元素一样，主 要是造成屈服效应和应变时效。另外，如果工艺上控制不当，氮会和钛 、铝等形成带棱角的夹杂物，这对于冲压也是不利的。因此，冲压用钢
， 总是要降低氮 使其含量尽量的低。
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• 槽深约1000mm，液面高300～500mm，比常 规深槽浅，并采用张紧装置，带钢保持有明显 的张力，无自由悬垂活套，这意味着带钢在酸 槽内总长度增加。槽内不设带钢提升器，克服 了带钢在深槽内高速通行时的摆动以及垂度难 以控制的情况。
• 采用计算机对酸液浓度和温度进行自动控制。 • 生产过程中带钢规格变更时，能迅速相应变更
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2.2.1酸洗液和温度的影响
当酸浓度从2％增大至25％时，盐酸酸洗的速度增加约10倍，硫酸 仅增加 1倍左右。当温度自 18℃升高至 60℃时，硫酸酸洗速度提 高9．5～14借，而盐酸酸洗速度提高9～10倍。
2.2.2酸洗液中铁盐含量的影响 目前各国无论是新建或改建的盐酸酸洗机组，盐酸的浓度都不超过20 ％。此外，酸液内FeCl2含量增加，使得盐酸的挥发加速，因此在酸洗 时，一般希望将FeCl2的含量控制在比较低的范围内。当盐酸浓度大于 20％～22％时，FeCl2很容易达到饱和状态，酸液浓度愈高，FeCl2的 浓度就愈低。
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（5）硫(S)：硫在深冲钢中是有害元素，应尽量降低。根据国外对IF 钢的剖析结果，IF钢的硫含量均控制在0．008％以下。硫在铁水预处 理后可降至0．01％左右，然后经转炉吹炼降硫30％一50％时，IF钢中 的琉可降至0．001一0．007％的水平。
（6）磷(P)：磷对钢一般总是一种有害的元素，会增加钢的脆性，但 是磷又是一种可以提高钢强度最有效的元素，对于低碳钢适当的加入 磷，可以生产成形性优良的深冲高强度钢，研究发现在低碳钢中加入 适量的磷，对其成形性的影响不大，但可大大提高钢的强度。但磷对 钢的成形性的总的影响是，随着钢中磷含量的增加，抗拉强度和屈服 强度加，总伸长率，n值和r值均降低。还有的研究认为，在脱碳脱氮 的薄板钢中加入0．01一0．08％的磷，反而可以提高钢板的r值。
（3）铝(Al)：铝在优质冲压钢中一般是作为脱氧剂加入的，作用主要 是去除吹氧冶炼时溶在钢液中的氧。另外Al作为定氧剂，抑制氮在铁素 体内的固溶，消除应变时效，提高低温塑性。
（4）氧(O)：氧是炼钢中不可缺少的元奈，但是氧与其他许多元素亲 和力强，易在钢中形成各种夹杂物，这对于钢的性能不利。另外，如果 氧含量过高也会影响其他元素的效果。如向钢添加Ti以固定碳和氮时， 如果O＜0．015％，则钠的{111}织构强而{100}织构弱，r值较高，但当 O＞0．015％时，则{111}织构强度突然下降，r值也突然下降。
扁卷是在以钢卷为原料时出现的一种缺陷。它是在过高温度下卷取 后，在辊道上卧式放置运输时，吊卸不及时及钢卷互相冲撞挤压造成的 。当扁卷的内径小于开卷机的锥体最小直径时，则扁卷只有被判废改作 它用。
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长舌头多出现在热轧带钢的尾部，它是因为带钢在轧制过程中尾端 失去控制，使其延伸自由所造成的。有长舌头的钢卷不利于开卷，往 往需要多次反复才能拆开。同时，由于增加了切头质量，使金属成材 率降低。 另外，热轧带钢卷外圈应标明炉罐号、钢质、规格、质量及卷序号等 ，以防混淆。
2.1.4清洗
清洗的作用是把带钢表面残留的酸液和其他杂物冲洗干净，以利钝化 工艺取得良好效果。冷水洗槽要经常保持满流，高压水要不停地冲洗 ，水压应保持在0.5MPa以上。在上述条件下冷水中酸的质量浓度不得 超过0.1g/L，否则酸洗后的带钢容易锈蚀。冷水中酸的质量浓度每昼 夜检验一次。热水槽的热水温度要在95℃以上，热水中不应有酸质， 以防带钢锈蚀。热水槽出口的一对挤水胶辊要压紧，保证最大限度地 挤掉带钢表面的水分。
轧带钢出现镰刀弯后，在卷取成卷时必然出现塔形。塔形钢卷在吊 运和在辊道上运送时，塔峰易窝折或卡出破口。当窝折的折角小于900时 侧必然被拉辊压成折叠。当破口深度超过剪边宽度时，破口则不能完全 剪掉。当带钢跑偏时可能在破口处被拉裂。塔形钢卷在连续作业线和轧 制过程中，钢卷中心线不易始终对准作业线或轧制中心线，经常造成跑 偏事故。