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酸洗操作工技能鉴定培训教材
（初级、中级、高级）
第一部分：初级酸洗操作工知识鉴定内容
初级基本知识 第一节 酸洗原料 第二节 酸洗原理简述
第二章 初级专业知识 第一节 酸洗工艺方法 第二节 酸洗生产 第三节 酸洗产品缺陷的名称及产生原因 第四节 本岗位操作规程（熟知）
第三章 初级相关知识 第一节 酸洗设备知识 第二节 酸洗主要设备 第三节 安全知识
第二部分：中级酸洗操作工知识鉴定内容
中级基本知识 第一节 酸洗卷基本知识 第二节 盐酸废气的的处理
中级专业知识 第一节 废酸回收相关知识 第二节 浅槽酸洗的特点 第三节 酸洗线关于 HCl 气污染的解决
中级相关知识 第一节 酸洗设备特点及技术水平 第二节 酸再生设备 第三节 工具使用知识
第三部分：高级酸洗操作工知识鉴定内容
高级基本知识 第一节 酸洗影响因素
热轧中的过热、过烧
第八章 高级专业知识 第一节 带钢表面的氧化铁皮 第二节 酸洗原理
第三节 酸洗影响因素
第九章 高级相关知识 第一节 第二节 第三节
酸洗发展新技术
轧机种类、轧制方法及轧制产品 冷轧板材的主要设备及其特点
第一部分：初级酸洗操作工知识鉴定内容
第一章 初级基本知识
第一节 酸洗原料
一、 酸洗原料 现代化大型冷轧机组所用的原料主要为热轧带卷，它是由连续式热轧 带钢轧机供应的。对热轧卷表面质量要求如下： ①钢带表面不允许有裂纹、结疤、折叠、起泡和夹杂，不得有分层。 ②钢带表面不允许存在肉眼可见或有手感的隆起。 ③钢带表面允许有深度和高度不大于厚度公差之半的折印、麻点、划 伤、小拉痕、压痕以及氧化铁皮脱落所造成的表面粗糙等局部缺陷。 ④钢带溢出边折角应小于 90°。 ⑤钢带不允许有深度大于 10mm 的边裂。 ⑥钢带镰刀弯≤3mm/m。 ⑦钢带卷的塔形≤50mm。 二、对酸洗原料 材质：热轧低碳钢 尺寸：厚 2.0～6.0mm；宽 750～1550mm； 外径：最小 1000mm；最大 2100mm； 屈服强度：最大 390N/mm2。
第二节 酸洗原理简述
一、酸洗原理 带钢表面上的氧化铁皮是通过以下 3 种作用被清除的： 1）氧化铁皮与酸发生化学反应而被溶解（溶解作用） 2）金属铁与酸作用生成氢气，机械地剥落氧化铁皮（机械剥落作用） 3）生成的原子氢使铁的氧化物还原成易与酸作用的亚铁氧化物，然后 与酸作用而被除去（还原作用）
二、酸洗后处理-冲洗段的化学工艺 带钢酸洗后表面上残存的酸液， 在酸槽出口处被两对挤干辊挤干以后， 带钢表面上仍留有 10-50ml/m2 的残酸液膜。这层液膜的
成分相同于最后一 个酸槽的酸液，即含有较高含量的游离酸和较少的铁离子。如不进行干燥 而让液膜留在带钢上，则游离酸就要与带钢表面的铁发生反应，腐蚀基铁。 当液膜的水或盐酸蒸发时，剩下的液膜中含铁量就越来越多，以至于 有铁析出，即浅绿色的氯化亚铁水解，氧化而变成氢氧化铁，形成褐色的 表面层，这种带钢既不好看又不利于进一步加工。另外，带钢在与空气中 的湿气、氧气相接触时，表面的氯离子不断腐蚀金属基体，造成严重的锈 蚀，其反应过程如下： 盐酸腐蚀金属铁： Fe +2HCl=== FeCl2+H2↑ 氯化亚铁的水解： FeCl2+2H2O===Fe(OH)2+2HCl
氢氧化亚铁的氧化： 2 Fe(OH)2 + H2O+1/2O2=== 2Fe(OH)3 为了防止带钢酸洗后的氧化锈蚀，必须很仔细的冲洗带钢表面上的残 酸。为了保证均匀、良好的冲洗效果，必须使用热的脱盐水进行冲洗，冲 洗水量要充足，冲洗状态要尽量稳定。
三、酸洗液标准
项 目 总酸浓度(g/l) Fe2+(g/l) 自由酸浓度(g/l) 酸液温度(℃) 1# 226 127 40~ 60 84 2# 217 110 73 83 3# 209 86 96 80 4# 201 61 121 80 5# 195 35 148 80
四、酸溶液的加热 酸溶液的温度是影响酸洗速度的重要因素，因此，采用有效的加热方 法是达到最佳的酸洗温度是极为有意义的。
第二章 初级专业知识 第一节 酸洗工艺方法
原料采用外购的热轧钢卷，存放于原料库，生产时按生产计划要求， 由吊车逐个将钢卷送到酸洗线入口段的钢卷鞍座上，再由对应的钢卷小车 将钢卷卸下，分别运给对应的开卷机。上卷之前拆除捆带，钢卷测径测宽， 然后将钢卷装入开卷机芯轴并对中，开卷机开卷，再由夹送辊将带头送入 矫直机，对带钢头部进行矫平，同时在运行过程中对带钢全长矫直，使带 钢表面氧化铁皮产生裂纹，从而提高酸洗效果。矫直后，切除头部超差部 分。为了穿带方便，还需切角剪将带钢头部切成梯形。然后带钢进入预清 洗段，再进入酸洗槽酸洗。对于厚度小于 1.8mm 的薄带钢，为了减少穿带 故障，提高穿带速度，需用缝合机将上一卷带钢的尾部与下一卷带钢的头 部缝合在一起，连续进入预清洗槽、酸洗槽进行酸洗。酸洗介质为盐酸， 浓度 18%，温度最高 85℃。酸洗方式为浅槽紊流酸洗。 酸洗后的带钢需再经漂洗段漂洗，然后烘干。对于缝合的钢卷，需要 切除缝合逢。对中后还要进行切边，对于不同厚度的带钢和边部情况及下 游工序要求，按照生产计划确定切边量的大小。单边最少切除量为 7mm， 切下的废边经碎边剪剪断后，由皮带运输到料斗内，然后集中进行处理。 切边后带钢经张紧辊进入卷取机，卷取时要进行立辊对中、边部对中和速 度控制。卷取完
毕，钢卷小车卸卷，称重，按要求进行人工打捆，标记， 再运送到出口段步进梁上，由步进梁运至轧前库。 酸洗生产工艺流程图见下图： 合格热轧钢卷—天车吊卷至鞍座—上卷小车运送钢卷—测径测宽—上卷开
卷—直头机矫直—切头切角—立辊对中—缝合—入口活套—对中—预清洗 —酸洗—漂洗—烘干—出口活套—切缝合缝—纠偏夹送—切边碎边—表面 检查—静电涂油—立辊对中—对中—卷取—打捆—卸卷
第二节 酸洗生产
一、影响带钢酸洗的因素 ① 酸溶液浓度和温度的影响， 两者的变化对酸洗速度和酸洗质量有直 接关系，浓度越大，酸洗速度也越快，但也越易过酸洗，而且温度越高， 酸洗速度也越快，当温度上升时，盐酸挥发的速度也越快，所以实际生产 中要控制好酸的浓度和温度。 ② 酸溶液中亚铁盐含量的影响，在酸洗中，随着带钢表面氧化铁皮的 溶解，酸溶液的浓度逐渐降低，而酸中亚铁盐含量则不断增加，使酸洗速 度减慢，所以生产中应适当换酸。 ③ 氧化铁皮破碎程度的影响，带钢在酸洗前经矫直机反复弯曲变形， 使致密的铁皮产生很多裂纹，加快了酸洗速度，通常结构的氧化铁皮经破 碎者较未经破碎者的酸洗时间缩短了 40％左右。 另外，加强酸液的流动性，使带钢附近的酸溶液不断更新，也可提高酸洗 速度。
二、盐酸洗和硫酸洗相比较的优点 ①盐酸能完全溶解三氧化二铁皮而不产生酸洗残渣。 ②盐酸基本不腐蚀基体，这样经盐酸洗后，板面平滑银亮，盐酸洗的
铁损比硫酸洗低 20％。 ③氧化铁很容易溶解，易于除去，故不会引起表面酸斑。 ④盐酸洗速度高，尤其在高温。 ⑤盐酸洗的废盐酸和清洗液可以完全再生成为新酸。
第三节 酸洗产品缺陷的名称及产生原因
一、带钢酸洗产生的缺陷 普碳钢经酸洗、水洗和干燥后，其表面应呈灰白色或银白色，但因操 作不当，酸洗工艺制度和某些设备不良的影响，往往造成带钢的缺陷，这 些缺陷包含： ① 过酸洗 金属在酸溶液中停留时间过长，使其在酸溶液的作用下，表面逐渐变 成粗糙麻面的现象称为过酸洗。 产生过酸洗的原因：机组连续作业中断，使酸洗失去连续性。防止措 施是尽量密切全机组的操作配合，停机时间过长时，及时放酸。 ② 欠酸洗 钢带酸洗过后，表面残留局部未洗掉的氧化铁皮时称为欠酸洗。 欠酸洗的带钢，轻者在轧制后产品表面呈现暗色或花脸状，严重时氧 化铁皮被压入呈黑斑，此外，由于氧化铁皮的延伸性较差，故在轧制后因 延伸不均使产品出现浪形或瓢曲等缺陷。 造成欠酸洗的原因，带钢浪形严重和镰刀弯较大，在酸洗
过程中，起 浪部分或弯起部分没有浸泡在酸液中通过，造成漏酸洗；酸洗前机械破鳞
不完善，酸溶液浓度、温度未达到规定标准。 ③ 锈蚀 原料酸洗后表面很快重新出现锈层的现象称为锈蚀。 造成锈蚀的原因：带钢酸洗后表面残留少许酸溶液或带钢清洗后没有完全 干燥而使表面重新生锈。此外，带钢在酸洗后于高温的漂洗水中停留时间 过长也会产生锈蚀。 ④ 氧化铁皮压入 带钢在酸洗后，表面出现深陷的星罗棋布的黑点称为氧化铁皮压入。 它是由于热轧时氧化铁皮被压入所形成的，这样的缺陷不可能采用酸 洗的方法除去，当它经过冷轧后，黑点便扩展延伸呈黑色条状，大大降低 了成品钢板的冲击韧性。
第四节 （要求熟知）
本岗位操作规程
第三章 初级相关知识 第一节 酸洗设备知识
一、酸洗机组的概念 从热轧厂运来的热轧带钢卷，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、价格昂贵的冷轧辊。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。 清除带钢表面氧化铁皮及切掉有缺陷部分的带钢，这一工序通常由连 续酸洗机组来完成。 在冶金工厂，带钢酸洗设备目前有 3 种形式，即半连续酸洗机组、连 续卧式酸洗机组和连续塔式酸洗机组。
第二节 酸洗主要设备
1、开卷机（2 台） 功能：开卷，提供后张力。 技术数据：打开范围： 710mm-780mm 钢卷公称直径： 762mm 卷筒有效长度： 1800mm
开卷张力： max. 25kN 中心定位 CP 移动范围：±150mm 2、矫直机（2 台） 功能：对带钢头部进行矫直，并将其送入轧制线。为了获得最佳的矫直效 果，根据带钢厚度的不同，分别有 5 个大的和 4 个小的矫直辊（2 种不同 的辊径）对不同厚度的带钢进行矫直。这种多范围矫直机是大型推拉式酸 洗线的关键设备。连续运行期间，矫直机保持关闭。 技术数据： 矫直辊：辊 辊 径 130mm，min. 122mm
径 190mm，min. 179mm
辊身长度 1900mm 辊子材质 S235JO+N 辊子硬度 59-62HRC 硬度深度 7mm 夹送辊：辊径 255mm，min. 240mm 辊身长度 1900mm 辊子硬度 54-56HRC 硬度深度 7mm 辊子材质 42CrMo4 3、切头切尾剪（2 台） 功能：切断带钢的头部尾部，为液压操作
。 技术数据：
厚度范围 1.0-6.5mm 刀片长度 1850mm 开度 100mm 辅助夹送辊直径 160mm 废钢长度 1000mm 剪切周期 7 秒 剪 切 力 max. 20kN 刀片材质 X155CrVMo121 刀片更换时间 30 分钟/次 更换次数 4 次/年 剪切倾角 3° 剪切方向从下到上 4、切角剪 功能：将带钢头部的角剪切掉。 技术数据： 剪切厚度范围 1.0-6.5mm 刀片尺寸 70×30×1100mm 刀片材质 X165CrMoV12 开度 100mm 切角尺寸按带宽约 100-400mm×45o 刀片更换时间 3 小时/次 刀片更换次数 2 次/年
5、缝合机 功能：单排缝合两卷的头尾 供货商：Behlen 型号 WRSJ-66-72DS-15T-HC-75 3.11 带钢对中装置 功能：活套坑出口处带钢对中 技术数据： 导辊直径 200mm 整体长度 300mm 导辊开度 空转 1900mm 使用带钢宽度+10mm 6、预清洗槽 功能：防止带钢反向运行时酸液带出并除去带钢表面污物 注意：常规热轧钢卷酸洗时，不需要预清洗。 建议在带钢表面必须去污时运行预清洗段， 以便减少中和站的废水处理量。 但是，意外事故带钢的反向运行时，预清洗段必须打开，以便冲洗掉带出 的酸液。预清洗段用水不必加热。 技术数据： 长度 650 mm 内部宽度 2000mm 带钢导槽板高强度聚合混凝土 工业水平均温度 80℃
7、酸洗槽 功能：酸洗带钢，去除表面的氧化铁皮 技术数据： 酸洗段数量 5,每个槽长度 13.5m 有效长度 5×13.5m 内部宽度约 1900 mm 橡胶涂层 4mm 砖衬： 底板底层 40mm 耐酸砖 底板上层 40/130 mm 花岗岩 侧板底层 40 mm 耐酸砖 在挤干辊入口处侧板上层 30 mm 玄武岩 侧板上层 40 mm 耐酸砖 钢板厚度 10 mm 8、漂洗槽 功能：目的为了冲洗掉带钢表面的酸液。漂洗段采用 5 级梯流漂洗方式。 漂洗段新型、紧凑的设计使带钢在漂洗段内停留时间缩短，并且降低了钢 带表面的水解反应。 另外，为避免在生产线停车期间带钢产生停车斑，漂洗段选用水封。 技术数据： 长度 650mm/段 内部宽度 1900mm
橡胶涂层 4mm 为了避免褐斑，允许生产线停车最长时间 3min 9、挤干辊（14 个） 功能：在酸洗段和漂洗段内传动引导带钢，隔开每段化学处理段。 技术数据： 辊身长度 1900 mm 辊径 360 mm 橡胶涂层 4 mm 硬橡胶，20 mm 软橡胶 气囊冲程 50 mm 10、切边剪 功能：带钢切边，切边剪配有 2 个回转台驱动头。切割宽度设定，刀片重 叠量和间隙是根据带钢数据自动设定。 技术参数： 剪子直径： max. 350mm 最大开口： 3400mm 刀片位置精度： +1 /-0mm 刀片厚度： 40mm 刀片材质： X210CrW12 刀片间隙精度： +/-0.05mm 刀片重叠精度： +/-0.lmm 最小切边宽度：单侧 min5mm,一般 6mm 最大切边宽度：单侧 50mm
11、碎边剪 功能：切割剪切掉的带钢边料，碎边剪安装在整边剪底架的上部。 技术参
数： 刀头直径： 400mm 每个刀头的刀片数： 6 pcs. 最大开度： 2590mm 刀片的尺寸： 266.5 × 70 × 25mm 刀片的材质： X210Cr12 废钢长度： 200mm 刀片的更换时间： 30min 材料的切割能力： max. 500 卷 12、张紧辊 功能：提供卷取的后张力，并引导带头穿带到卷取机。 技术参数： 张紧辊： 直径： 800mm 辊身长度： 1900mm 涂层：聚氨基甲酸乙脂 涂层硬度： 80+/-5 Shore A 涂层厚度： 12mm 压辊：压辊直径： 350mm 辊身长度： 600mm
涂层：聚氨基甲酸乙脂 涂层硬度： 80+/-5 Shore A 涂层厚度： 15mm 磨擦角度： max. 0.25 带钢的偏转： max. 340o
第三节 安全知识
一、指挥吊车的知识 １、指挥吊车时必须由专人指挥，禁止多人指挥。 ２、指吊必须持北京特种作业操作证，按公司规定配戴指吊标志，方 可工作。 ３、指吊工手势，口哨符合安全规定，严格遵守天车工“十不吊”规 定， 即： （１）司机对指挥信号不明，双方没确认不指吊； （２）重量不明，超负荷不指吊； （３）物体埋在地下不指吊； （４）起重物上有人或转动，行走范围有人不指吊； （５）钩挂不当不指吊； （６）斜拉歪拽不指吊； （７）易燃易爆物品不指吊； （８）物体有尖锐棱角未垫好不指吊； （９）起重机有缺陷，安全装置失灵不指吊； （１０）与电线未保持 1.5 米以上安全距离不指吊。
第二部分：中级酸洗操作工知识鉴定内容
第四章 第一节
一、酸洗卷常见缺陷 冷轧所用的原料，常见的缺陷是表面氧化铁皮压入、边部裂纹、表面 麻坑、凸泡过大、纵条状划伤、沿纵向厚度不均、沿横向厚度偏差过大、 沿纵向镰刀弯、钢卷塔形、浪形、扁卷、长舌头、冷松卷等，凡属表面缺 陷（裂纹、麻坑、凸泡、划伤等）超过规程规定的，应作判废处理，不宜 勉强轧制，凡属尺寸方面的缺陷，也应按具体情况分别处理。 二、酸洗缺陷产生原因 ①宽度及厚度偏差 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 带钢宽度有时为中间窄、头尾宽，实践证明，带钢宽度超过最大允许偏差 时，剪边过宽，入碎边剪时不易被剪断，往往造成碎边剪出事故；相反带 钢宽度过窄时，剪边过窄，造成废边剪不下来，带钢在连续酸洗作业运行 时出现跑边事故。 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 0.15～0.20 毫米；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，或者出现带钢全长超厚的 现象，这些都会给并卷焊接及冷轧造成困难。 ②夹杂及氧化铁皮压入
中级基本知识 酸洗卷基本知识
夹杂和氧化铁皮
压入，从外观看较易发现，夹杂和铁皮压入采用酸洗 的方法多数是不易清除掉的；轻微的夹杂和铁皮压入，即时能够清洗掉， 也将会使板面留下坑痕，冷轧后因坑痕变大而造成废品。 ③划伤 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
种缺陷在冷轧过程易消除，最终会导致成品板降级。实践证明，对原料表 面存在不大于厚度正负偏差一半的划伤，在 40％的冷轧压下率轧制后，基 本都可以消除。 ④气泡和结疤 气泡和结疤是指从外观上不易被发现的两种缺陷，他们
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。 ⑤边部或中部浪形 原料存在边部或中部浪形，是热轧产品的缺陷，它
往往由于在热轧过程中两边或中间与两边压下量不均，轧件加热不均匀， 而使纵向延伸不均匀造成的，具有这样缺陷原料，是难以冷轧出高质量的 成品的。 ⑥镰刀弯 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
的镰刀形的变化，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。 ⑦塔形 热轧带钢出现镰刀弯后，在卷取时必然出现塔形，塔形卷在吊
运中，塔峰易出窝折或卡出破口，当窝折角小于 90 度后，则必然被压辊压 成折叠，当破口深度超过剪边宽度时，破口则不能完全剪掉。另外破口过 大，在拉矫机处易被拉断。因此上料过程中对窝折较大，裂边较深且层数 较多的卷要严禁上机。
扁卷只在以钢卷为原料时出现的一种缺陷，当扁卷的内径小于
开卷机的锥体最小直径时， 只有判废改作他用或用特殊方法切大内径上卷。 ⑨亮带、隆起 隆起是带钢厚度超差的一种，是指带钢横截面，局部某
一部位在带钢全长内的厚度增加，经过辊转动摩擦表现为亮带，这种缺陷 一般冷轧难以消除，在冷轧成品会产生浪形、瓢曲等缺陷。
盐酸废气的的处理
盐酸酸气是由蜂窝式吸收塔加以处理的，蜂窝式吸收塔的作用原理系 扩散过程，物质的分子扩散形式从一个相转移到另一个相。蜂窝的作用在 于增大气相与液相间的有效接触面积，用水（有的地方用 NaOH 溶液）作 吸收剂处理酸气。喷淋的液体在蜂窝表面呈膜状下降，气液两相即通过有 效表面进行接触，气态的 HCl 气体被流动的液膜吸收，转变为酸溶液。
第五章 中级专业知识 第一节
一、盐酸废液的回收 1、盐酸废液的形成及性质 盐酸酸洗时，带钢表面的氧化铁皮在 3~5 个酸槽内与逆流而来的盐酸 溶液接触而发生一系列的化学变化
，酸溶液中的酸浓度逐渐降低，反应后 生成的氯化亚铁浓度逐渐升高。当酸溶液流到 1 号酸槽时，自由酸（H+） 浓度将降低到约 43.4 g/L，而 Fe2+浓度也升高到约 120～160g/L。这时的酸 液通过 1 号槽酸泵排送到酸再生的废酸罐。这就是我们通常所说的盐酸酸 洗废液或废酸。盐酸废液的温度大概为 80oC。 2、酸再生的工作原理
废酸回收相关知识
FeO +2HCl=== FeCl2+H2O
此方程式从左向右的反应是酸洗过程，从右向左则是再生过程，也可 以说再生过程是酸洗过程的逆反应。 2.1 废酸净化： 酸洗线的废酸排入再生站的废酸罐内收集，然后由泵抽出并通过蒸汽 间接加热进入浸溶塔，废酸从浸溶塔的底部上升，上升过程中废酸中的游 离酸与塔内大量的铁屑发生化学反应而被消耗，使废液的 PH 值达到 1 左 右。2HCl+Fe=FeCl2+H2↑ 之后，液体从塔顶溢流排出，再经热交换器冷却到 40~45℃后，流入
反应仓。在该反应器中连续的加入氨水，将 PH 值调节到 4.0~4.5，使部分 FeCl2 与 OH—反应生成 Fe(OH)2。同时向反应器中鼓入空气，使 Fe(OH)2 氧 化成 Fe(OH)3。 HCl+NH3=NH4Cl FeCl2+2NH3+2H2O=Fe(OH)2+2NH4Cl 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 生成的 Fe(OH)3 为褐色并且不溶。 混合配置好的 AlCl3 溶液与浸溶塔的 溢流液管相连流入氨反应仓。AlCl3 转化成 Al(OH)3，Fe(OH)3、SiO2 粒子更 容易凝聚。 AlCl3+3NH4OH=Al(OH)3+3NH4Cl 在最后的沉淀仓里，通过加入絮凝剂使这些粒子沉淀下来。沉淀仓底 部的泥浆借助活塞隔膜泵打到压滤机内。滤液返回沉淀仓，沉淀仓的溢流 液返回废酸储槽。滤饼收集起来外运。滤饼冲洗水排到漂洗水罐。 2.2 酸再生： 首先把净化后的废酸直接打入气体洗涤器的底部。净化酸借助循环泵 在洗涤器底部进行循环。循环之外，部分酸液通过预浓缩器底部的一个气 动阀进入预浓缩器。该阀可以自动控制预浓缩器的液位。 此外，储槽内的酸液经过滤器过滤掉酸液中的固体颗粒和不溶物，打 入酸再生设备。过滤后的酸液通过预浓缩器底部的气动阀进入预浓缩器。 然后循环泵将预浓缩的酸以恒定流量进行循环，并与来自焙烧炉的高热焙 烧气体直接换热，使部分废酸体积减小。另外，预浓缩的酸还按照一定的 流速由喂料泵送至焙烧炉顶部的喷嘴。这些喷嘴安装在喷枪上，喷枪可以
在焙烧炉内部自动上下移动。 焙烧炉内衬耐火砖，直接由三个烧嘴进行加热。酸液中的 FeCl2 在炉 内分解： 4FeCl2+4H2O+O2=2Fe2O3+8HCl 2FeCl3+3H2O=Fe2O3+6HCl 氧化铁粉颗粒掉入焙烧炉底部，一部分细小氧化铁粉颗粒随炉气进入 双螺旋分离器，通过螺旋分离器将大部分氧化铁粉分离出来再返回焙烧炉 底部，最后经过破碎机
和旋转阀从焙烧炉中排出。 从双螺旋分离器出来的炉气进入预浓缩器，循环酸液冷却清洗高温炉 气，这样炉气中只剩下少量的氧化铁粉带入到吸收塔，同时经过热交换浓 缩了盐酸。冷却后的 HCl 气体进入吸收塔，通过塔顶的喷嘴喷射脱盐水和 漂洗水来吸收 HCl 气体，形成再生酸，流入再生酸罐。 吸收塔的废气中含有大量的燃气和含有少量 HCl 的水蒸汽。因此在排 入大气前还要进行处理。从吸收塔排出的烟气，还需进入气体洗涤器，通 过喷淋净化酸和脱盐水处理，进一步吸收排气中的氯化氢和氯气，使外排 气体达标排放。
第二节 浅槽酸洗的特点
一、浅槽酸洗优点： 1、不需要带钢提升装置； 2、不需要对带钢的垂度进行控制； 3、只需要少量的酸，在一段长期停工后，可以缩短开车阶段的时间；
4、采用小循环供排酸方式，使每个槽的酸液浓度能够准确控制。
第三节 酸洗线关于 HCl 气体污染的解决
由于盐酸易挥发，产生 HCl 气体，而酸洗槽又不可能完全密封，故在 酸洗段设置一排雾系统，通过废气风机及管道与酸槽连通，使槽内产生一 个负压，通过废气收集管道将 HCl 气体抽到洗涤塔，漂洗水从塔顶喷淋， 对 HCl 气体进行洗涤，同时洗涤塔内填加填料环，增加水与 HCl 气体的有 效接触面积，以达到好的洗涤效果，为避免液滴被带出，又设置一套液滴 分离器装置。所有产生于废气排放系统的液体最终都被送到酸再生站和含 酸废水处理站，而经过充分洗涤的废气则排入大气中。
第六章 中级相关知识 第一节 酸洗设备特点及技术水平
在冶金工厂，带钢酸洗设备目前有 3 种形式，即半连续酸洗机组、连 续卧式酸洗机组和连续塔式酸洗机组。 一、半连续酸洗机组 半连续酸洗机组也称推式（或推拉式）酸洗机组。它的工艺操作过程 是：带钢钢卷经开卷机开卷之后，随之进入矫直机矫直带钢，以保证带钢 顺利通过机组，被矫直的带钢经酸洗槽内的酸液除掉其表面的氧化铁皮； 随后进入清洗槽，以除去带钢自酸槽中带出的残酸，再经热风烘干装置将 其表面烘干，最后经过剪边、切掉头尾舌头并在卷取机上卷成带钢卷。 一般半连续酸洗机组的头部没有铡刀式剪断机，这是因为热轧带钢的 前端“舌头”能很顺利的通过机组。但在每个酸槽内和酸槽之间安装有传 动的拉料辊，拉料辊的辊缝可调，以便带钢端头能被较准确的引入拉料辊。 如果半连续酸洗机组同时酸洗两条以上带钢，那么在酸槽内还将设有带钢 导向槽，以保证几条带钢在酸槽中能平行的正常运行。 二、推拉式酸洗 推拉式酸洗也称推式酸洗或半连续式酸洗，它是每条
带钢经夹送辊依 次咬入，不用焊接、推送向前直至卷曲。逐卷钢带间断地通过酸洗机组， 以除去带钢表面的氧化铁皮。 推拉式酸洗机组具有以下特点： 1、 酸洗带钢的品种多，如碳钢、硅钢、合金钢等。
适应性强，如连续机组酸洗带钢厚度一般不超过 6.5mm,而在推拉 式酸洗机组中可达 9.5mm，甚至 12mm。
可以同时酸洗多条窄带钢。 设备费用低，取消了价格昂贵的焊机、拉矫机及庞大的车式火套 装置。
因此，推拉式酸洗受到一些企业的青睐。 三、推拉机组组成及工艺流程 原料——上料小车——开卷机——矫直机——切头——切角——焊接 ——对中侧导辊——酸洗槽——漂洗槽——烘干机——自由活套——圆盘 剪——对中——三辊张力装置——带压辊的卷取机——卸卷小车 四、推拉式酸洗设备 一、切角剪 切角剪的功能是将带钢头部的两角切掉，以便于穿带。其设备 组成：切角剪为下剪式液压剪。主要由刀架、剪刃、压紧装置、液压缸 等组成。 采用框架式焊接结构， 上剪刃固定、 下剪刃由液压缸单独带动， 液压同步，两侧剪刃均与机组中心线成 45o 夹角。下刀架上设有压板， 随下刀架在机架的导槽内一同运动，四个夹角均可利用。 二、三辊张紧装置 三辊张紧装置的功能是为卷取机提供后张力。其设备组成：三辊张力机 是由传动装置、本体、导板等组成，两侧张紧辊固定，中间张力辊可垂 直上下移动。两侧张力辊均设有自由压辊由液压缸带动升降。
三、酸洗槽 酸洗槽的功能是用于贮存盐酸溶液，通过化学反应的方法清除带钢表面 的氧化铁皮。其设备组成：酸洗槽主要由槽体及槽盖组成。槽底设有排 酸口，槽侧设有进酸口。 槽体一般是由框架式的钢结构焊接制成，内表面衬耐酸橡胶板。槽内砌 有多层耐酸材料（耐酸砖、花岗岩、安山岩等） ，槽盖为玻璃钢（FRP） 和聚丙烯（PP）板制成。 整个酸洗段由若干个串联并相互独立的酸槽组成，酸槽间设有挤干辊， 可有效地控制槽间酸液浓度梯度。每个酸槽都有独立的循环加热系统。 酸循环系统由酸循环罐、酸过滤器、石墨热交换器、酸循环泵等设备组 成。其作用是：正常工作时向酸槽内供送一定浓度和温度的酸洗液，酸 液通过酸循环泵不断循环流动并经石墨热交换器加热使之保持在设计 温度范围内。 新酸液由最后一个酸循环罐加入，酸液由酸循环罐液位控制系统按一定 的量从此酸循环罐流入前一个酸循环罐，依此类推，最后从最前面一个 酸循环罐排至废酸储罐。随着酸液从最后一个酸罐流向最前一个酸罐， 酸液浓度逐渐降低，铁盐含量逐渐升高，
从第一个酸循环罐排出的废酸 浓度（自由酸 H+）约为 45g/l,Fe2+含量 120～160g/l。 由于酸槽采用钢衬胶再砌筑耐酸砖、花岗岩这种形式，造价高，因 此一些中小型企业多采用玻璃钢或聚炳烯制作组装式酸洗槽。此种酸洗 槽一般为 6m.拼装部位为框架式方形法兰，将多个组装式酸槽采用硅胶 密封垫对接，用螺栓紧固，即可得到生产所需长度的酸洗槽。
为了穿带的顺利进行，酸洗槽前后两端皆砌成没有硬棱角的斜坡形，在 挤干辊入口上、下、左、右四面设导卫板，呈喇叭口型以利带钢顺利的 穿行。 酸槽数量一般根据机组生产能力来确定。机组生产能力大时，可多设几 个酸槽。经验认为推拉式酸洗机组的带钢酸洗时间为 30S 为 宜。最简 单的方法是：酸洗槽总长度/机组最大速度≥0.5 较为稳妥。 四、结语 由于推拉式酸洗具有造价低、适用性强等优点。近年来已有数十条生产 线已经投产或建设当中，对我国钢铁工业的深加工起到了十分重要的作 用。随着推拉式酸洗的普及和推广，推拉式酸洗各种新技术也将不断出 现和应用。 推拉式酸洗虽然有诸多优点，但是也有许多不足： 1）该机组对原料板型要求较高，中间浪要求小于 40mm，方能正常穿带 生产，当中间浪在 40-80mm 时，穿带就需要减速进行。 2）推拉式酸洗穿带频繁，易出现故障。
第二节 酸再生设备
一、酸再生主要设备及性能 1、浸溶塔 材质：低碳钢，内衬橡胶和耐酸砖，外部有保温。 内径：3500mm 总高度：15000mm 容积：130m3 介质：废酸液 温度：80℃
密度：1.261kg/dm3 2、氨反应罐 材质：FRP 容积：20m3 内径：2500mm 总高度：4500mm 温度：50℃ 氨储槽：25%，40m3 3、沉淀仓 材质：仓体钢/橡胶衬里 直径：5775mm 总高度：8650mm 容积：125m3 PH 值：1-4 温度：50℃ 4、焙烧炉 负压值：-250Pa 输入：a）浓缩酸 流量：3150l/h 温度：95℃ 密度：1.4kg/dm3 b）混合煤气：3150000Kcal/h 温度：30℃ 密度：0.76kg/dm3 助燃空气=4630Nm3/hr 温度：30℃ 密度：1.293kg/dm3 输出：a）炉气 流量 9150Nm3/h 温度 390℃ 密度：1.12kg/dm3 b）氧化铁粉：Q=970kg/hr 温度 450℃ 密度：0.3-0.5t/m3 直径：7230 毫米（外） 6500 毫米（内） 、 高度：15340 毫米 5、烧咀 介质：天然气 热值：42.480kJ/Nm3 能力：6000MJ/h 烧咀前压力：天然气 4kpa、助燃空气 4kpa 点火烧咀：能力 1040MJ/h 6、预浓缩器 直径：2450mm 高度：7085mm
循环浓缩酸：45m3/h 喷嘴：4 文丘里管 介质：浓缩酸：45m3/h 95℃ 焙烧气：入口 400℃9150Nm3/h、 出口 95℃最大 105℃、10700Nm3/h 压力：-4.5kpa，最大-12.5kpa 9、吸收塔 材质：PP/FRP 直径：1800mm 高度：12185mm 漂洗水：4500l/h 喷射角度：115° 再生酸：4500l/h 酸液温度
：90℃ 焙烧气：10700Nm3/h 温度：90℃ 运行压力：-6.5kpa 最大-12.5kpa 10、双螺旋分离器 焙烧气能力：22000m3/hr 密度：0.4kg/dm3 灰尘：220kg/h 氧化铁粉 灰尘密度：0.25-0.3t/m3 颗粒尺寸：1-20um 温度：400℃ 压力：-1kpa 材质：碳钢 11、气体洗涤器 底部 FeCl2 洗涤器 顶部水洗涤器 循环能力：65m3/h（每段） 能力：2000l/min（0.2Mpa、H2O） 喷射角度：120° 介质：净化酸 65m3/h、80℃； 冲洗水 65m3/h、85℃； 废气 13600m3/h、87℃ 12、铁粉仓 能力：80m3
工具使用知识
一、怎样使用千分尺测量钢材尺寸 怎样使用千分尺测量钢材尺寸 千分尺主要用来测量钢板的厚、小尺寸的方钢、圆钢、扁钢及钢丝。 千分尺（图 2－25）的构造是：钢弓架 1 上有套管 2，套管内刻有微螺纹， 芯杆 3 可在其中旋转，芯杆上也有测微螺纹。芯杆 3 装着滚花的拧头 5。 芯杆 3 的一端是平滑的并经过淬火，另一端有与芯杆一同旋转的套筒 4。 拧头 5 用来使螺纹芯杆在套筒内移动。弓架上有顶头 6。并装有紧压环 7， 以便固定螺纹芯杆。
图 3-5 千分尺 1－钢弓架；2－套筒；3－芯杆；4－旋转套筒； 5－拧头；6－弓架顶头；7－紧压环 套筒 2 的表面刻度为每格 0.5 mm。测微螺纹的螺距等于 0.5mm。芯杆 旋转一整圈，套筒移动 0.5mm，旋转两圈，套筒移动 1mm,照此类推。如图 3－5 所示，螺纹芯杆整个移动距离等于２５mm，因而这种工具只能测量尺 寸为０～２５mm 的钢材。为了计算 mm 以下的小数，在套筒的斜棱上有５ ０个等距离的刻度，套筒每旋转一个刻度，螺纹芯杆即沿着套筒移动１／ ５０的螺距，即１／５０×0.5＝0.01mm。也就是套筒每旋转一个刻度，芯 杆移动 0.01mm,即套筒一个刻度的计数为 0.01mm。
测量方法是，先将钢材放在顶头６与芯杆３之间，然后用套筒４粗拧 芯杆，再用滚花拧头紧芯杆３，先从套管 2 上读出主尺寸，此后从套管的 斜棱上读出小于 0.5mm 的数值。例如在测量圆钢直径时，我们从套管２上 读到 15.5mm，且套筒上的第２８个刻度与套管上的纵线相合，故圆钢的直 径为 15.5+0.28=15.78mm。 按测量范围分类：千分尺有 0～25mm 的，25～50mm 的，50～75mm 的、75～ 100mm 的等。 二、怎样使用游标卡尺测量钢材尺寸 卡尺用来测量钢坯的边长、大型钢材的直径或边长，其测量精确度为 0.5～0.25mm；用游标尺测量钢材尺寸，其精确度可达 0.1mm,甚至 0.02～ 0.01mm。
图 3－6 游标卡尺 １－主尺；２－固定卡足；３－游动滑块；４－游动卡足； ５－锁紧螺丝；６－游标尺 游标尺也叫卡尺，它由钢制主刻度尺和一个钢制游动刻度卡尺构成， 一个固定在主尺上的固定卡足和另一游动卡足成测量端，如
图 3－6 所示。 固定卡尺２固定在钢制主尺１的端部，有同样卡足４的游动滑块可以 在主尺上自由移动。用螺丝５可将带卡足的滑块３固定在主尺上１的任何 自由移动。用螺丝５将带卡足的滑块３固定在主尺上自由移动。滑块３有
一窗孔６，从这里可以看到主尺上面的刻度，窗孔斜面上有刻度，称滑块 ３游标尺。 游标尺的刻度是这样的：主尺上的９个刻即９mm，在游标尺上分成１ ０等分。可见，游标尺的每一刻度为 0.9mm。主尺上的每一刻度与游标尺 上每一刻度的差数为１－９＝0.1mm。将卡尺两个卡足紧紧相接，则主尺的 零度与游标尺的零度相合，而主尺上第９个刻度与游标尺的第１０个刻度 相合（图 3－7a） 。当我们用卡尺的两个卡足将钢材夹紧时，假若游标尺的 零度在主尺的 11 与 12 之间 （图 3－７b） 那么我们测量的钢材边长为 11mm ， 多一些，再看游标尺的哪个刻度同一尺上的刻度相重合，那么 mm 整数后的 小数为 0.1×5=0.5mm。因此，所测方钢的边长为 11＋0.5=11.5mm。
图 3－７游标卡尺的刻度 a－主尺与游标尺为零位；b－测量位置 游标尺的测量精确度为一般为 0.1mm,更精确的测量，需使用精确更高的卡 尺， 目前有１／５０ （精确度为 0.02mm） 和１／１００ （精确度为 0.01mm） 精确度的卡尺。 三、怎样使用测量弯曲的直尺 钢材的弯曲度用直尺测量，这种直尺长１米，镶在同样长度并带有提 携把柄的钢块上，中部装有测量弯曲度的圆钢杆（图 3－7） ，圆杆的高度 等于允许的弯曲度。
弯曲度的测量方法如下：在可以看出弯曲度的钢材处放上直尺，假若 圆杆抵住钢材后，直尺的两端并未与钢材接触（图中实线部分） ，则弯曲度 在标准公差范围内；假若直尺两端已接触超出敢标准允许的数值。钢材在 实际变曲度以最大的弯曲垂度表示， 即直尺与钢材弯曲处之间的最大距离。
第七章 高级基本知识 第一节 酸洗影响因素
一、影响酸洗的因素 1、氧化铁皮厚度及结构的影响 酸洗过程就是去掉带钢表面氧化铁皮的过程。因此，酸性时间主要取决于 氧化铁皮的结构和厚度 ，当热轧终轧温度大约为 850oC，而卷曲温度在 550-590oC 时，待岗上氧化铁皮最薄，出现 Fe2O3 的可能性最小，因此这种 氧化铁皮最容易酸洗。 2、酸溶液种类的影响 带钢的酸洗一般使用硫酸或盐酸，在使用这两种酸溶液进行酸洗时，有以 下几个方面的不同： 1）铁的各种氧化物，特别是 Fe2O3 、Fe3O4 在盐酸溶液中的溶解速度远 远大于在硫酸中的溶解速度。 2）在溶度较高时，盐酸酸洗主要靠溶解作用除去氧化铁皮，硫酸酸洗 则主要靠机械剥离作用除去氧化铁
皮。 盐酸对氧化铁皮的溶解能力大于对基体的溶解能力，而硫酸酸洗作 用相反，因此盐酸酸洗时铁的损失 （铁损）较低。据奥地利鲁兹纳公 司资料介绍，盐酸酸洗铁损量为酸洗带钢量的 0.4-0.5%，硫酸酸洗铁损 为 0.6-0.7%，这样，年产 100 万吨带钢的酸洗车间，用盐酸酸洗，每年 就可减少损失 2000 吨钢板。 3）盐酸酸洗的带钢表面质量比用硫酸酸洗的要好，带钢表面甚至无压
入铁皮（即使有铁皮亦可被洗掉）及未被洗净的氧化铁皮（包括大块铁 皮及黑边，酸洗后表面清洁） 但是，以前工艺上长期以来不采用盐酸酸洗，其主要原因是： 1）98%的硫酸一般比 36%的盐酸便宜 2） 盐酸腐蚀性强，对防腐材料的耐腐蚀性有特殊要求，同时盐酸贮存 和运输不如硫酸方便 3）废酸处理问题没用解决 直到 1959 年奥地利鲁兹纳公司发明了一种盐酸废液回收方法， 以及新 的耐酸材料的出现，盐酸与硫酸的价格也发生变化，盐酸酸洗逐渐得以推 广。因此目前在多数国家新建或改建的酸洗机组上广泛采用了盐酸作为酸 洗剂。 3、酸溶液和温度的影响 在盐酸酸洗中，提高酸液的浓度和温度也同样能够增加酸洗速度，酸 溶液搅拌， 钢铁成分氧化铁皮的组成和结构也是影响酸洗速度的重要因素。 4、酸洗缓蚀剂的作用 为了改进钢材质量、降低消耗、改善劳动环境，往往向酸液内加入少 量的酸洗附加物，以降低金属铁在酸液中的溶解速度，此种附加物叫做酸 洗缓蚀剂。加入缓蚀剂的目的是保护裸露的金属不被腐蚀，以降低金属和 酸的消耗；防止氢原子向钢材内部扩散，改善钢铁性能；在酸溶液表面上 形成泡沫层，防止酸气逸出，改善环境。 在硫酸酸洗时，采用缓蚀剂（或称抑制剂）是必不可少的。而在盐酸酸洗 时，是否采用缓蚀剂则没有统一的认识。一些研究证明，缓蚀剂在带钢与
酸溶液接触时间超过 40S 时才起作用，而盐酸酸洗机组正常生产时，带钢 在酸槽内的酸洗时间一般为 20-40S。如果延长酸洗时间，虽然没用明显的 过酸洗痕迹，但在没有缓蚀剂的的情况下，将有铁损增加、盐酸酸蒸气量 显著增大等诸多不利现象。
第二节 热轧中的过热、过烧
一、过热的概念及产生的原因 过热就是当加热温度超过 AC3 继续加热达到一定温度时， 钢的晶粒过度 长大，从而引起晶粒间的结合力减弱，钢材的力学性能恶化的现象。晶粒 长大程度与加热温度和加热时间有关。加热温度越高，停留时间越长，晶 粒长得越大，当加热接近固相线时晶粒迅速长大而产生过热。过热的钢材 在断口上呈现粗糙的颗粒。产生过热的原因有： （1） 钢在加热段的温度过高，
在均热段的保温时间过长； （2）钢的化学成分影响钢的过热敏感性，如锰元素使钢的过热倾向性 增大；铝元素增加钢的过热敏感性尤为突出，钨、钼元素促使钢的晶粒长 大；而硅的作用相反，促使晶粒细化。 常见的几种典型钢种的过热温度为： 碳钢（0.12%C） 碳钢（0.50%C） 铬钢（20Cr） 铬钢（40Cr） 铬镍钢（20CrNi3A） 1250℃ 1150℃ 1200℃ ℃ 1150℃
铬镍钨钢（18Cr2Ni4WA） 铬钼铝钢（38CrMoAIA）
1200℃ 1050℃
过热的钢锭或钢坯可以经过退火加以挽救，使之恢复到原来状态，但这 样做严重地影响加热炉的产量，并增加燃料和人力的消耗，因此加热过程 中，应尽量避免发生过热。 二、过烧的概念及产生的原因 过烧就是当钢在高温下在强氧化介质中加热时， 氧渗透到钢内杂质集中 的晶粒边界，使晶界开始氧化和部分熔化，形成脆壳，严重破坏晶粒间的 连结的现象。 过烧的钢在轧制时产生严重的开裂甚至破裂成碎块。 很多情况下过烧钢 坯的断口会失去金属光泽。产生过烧的原因有： （1） 钢的加热温度过高，加热时间过长； （2） 在氧化性炉气中加热易产生过烧。炉气的氧化性越强，过烧越剧 烈； (3)钢的化学成分对过烧也有影响。低碳钢及中碳钢过烧的可能性小， 合金钢特别是合金工具钢、各种高碳钢都有较大的过烧危险性，其中又 以含铜钢最易过烧。 过烧的钢无法挽救，只能报废。
第八章高级专业知识 第一节 带钢表面氧化铁皮
一、带钢表面的氧化铁皮 氧化铁皮是金属在加热、热处理或在热状态进行加工时形成的一层附 着在金属表面上的金属氧化物。由于金属的成分、表面温度、加热和冷却 制度、周围介质含氧量等因素的不同，氧化铁皮的成分与结构也因之而异。 一般说来，金属的化学性质越活泼，温度越高，金属的氧化速度也越快。 氧化时间长，则形成的氧化铁皮厚度就越大。铁是一种比较活泼的金属， 各种铁的氧化物，结构也较为疏松，而钢材的轧制及钢铁制品的加工，多 半都是在较高的温度下进行的，因此加快了钢材的氧化速度，促进了钢材 表面氧化铁皮的形成。 由于热轧带钢的化学成分、轧制温度、轧制后的冷却速度及卷取温度 的不同，所以带钢表面上生成的氧化铁皮的结构、厚度、性质亦有所不同。 1、带钢表面氧化铁皮的形成 轧件经粗轧后沿辊道向热连轧轧机运行时，温度为 1000oC 左右，这是 在轧件表面上已生成了一层薄的氧化铁皮，而轧前水力清除机可将它们清 除掉。当轧件在连轧机上轧制时，板坯在各机架轧机间暴露的时间极短， 而且大的压下阻碍了带钢表面上形成后的氧化铁皮，而所形
成的氧化薄膜 立即被破坏并受到水的冲洗，因此，可以说刚刚从成品机架出来的带钢， 虽然温度有 780—850oC 的较高温度，但带钢表面的氧化铁皮是极薄的。带 钢从成品机架出来后，进入喷水装置，而后卷成带钢卷并缓慢冷却，就是
在这段时间里，带钢表面被氧化而生成氧化铁皮。 在从成品机架出来的带钢表面上，铁原子首先与空气中的氧原子结合 形成第一层氧化物，这层氧化物可能是致密的 Fe3O4 ，或者是疏松的 FeO。 在第一种情况下，氧化铁皮的进一步增长过程可能只靠氧和铁的离子扩散 来进行的；在第二种情况下，空气中的氧可自由的通过多孔、疏松的氧化 铁皮，而使氧化铁皮加厚和密致化。无论上述那种情况，最终结果就是形 成了我们通常所见到的带钢表面的氧化铁皮。 当然，带钢表面上生成了一层氧化铁皮以后，氧和铁的离子扩散也受 到了一定的阻碍，而且，氧化铁皮越厚，离子扩散受到的阻碍就越大，生 成氧化铁皮的速度也越慢，因此，氧化铁皮的长大速度是不均匀的，即开 始时氧化铁皮的厚度增加的越快，之后氧化铁皮厚度的增加随着氧化铁皮 的厚度增大而越来越慢。 事实上，在高温情况下氧化铁皮形成的特别强烈，当温度低于 600oC 时，氧化铁皮的形成实际上已停止。 2、氧化铁皮的组成和结构 带钢表面的氧化铁皮，由于钢的化学成分、轧制时带钢表面温度、轧 制时的加热及终轧温度、冷却制度、周围介质的含氧量不同，因此氧化铁 皮的组成和结构也因之而异。 铁氧系的热力学分析证明， 铁的氧化过程是 Fe→FeO （氧含量 23.26%） →Fe3O4（ 氧含量 27.64%）→Fe2O3 （氧含量 30.04%） 。热力学分析同样证 明在氧化过程中可能产生很多独立的相。 这些相分别为铁内氧化物固溶体、 富氏体（接近 FeO 的相） 3O4 、 Fe2O3 及氧化物固溶体。 、Fe
带钢经高温处理后，在其表面产生的氧化铁皮是各种相的混合体。一 再 般氧化铁皮有三层组成， 直接附在钢铁表面的是 FeO 和 Fe3O4 固溶体， 上面一层 Fe3O4 ，最上面一层是 Fe2O3。氧化铁皮一般都是上述三层结构。 氧化铁皮中除了铁的氧化物之外，还含有部分其它元素的氧化物。例 如， 从含 15%-16%铬的不锈钢氧化膜的光谱分析可知， 氧化物中含有 23.1% 的 FeO，70%的 Cr2O3 及 2.38%的 SiO2。同时，任何两种元素的原子，其扩 散速度都是不等的，如硅、铬原子的扩散速度比铁原子慢得多，因此，它 们的氧化物多半靠近基铁部分，甚至成为氧化铁皮下的单独一层氧化物， 这就给带钢的酸洗带来了很大的困难。例如，用硫酸洗硅钢和不锈钢时， 酸洗后带钢面上残留一层白色的薄膜
，这就是硅、铬的氧化物。 3、影响带钢表面氧化铁皮的因素 用较大的轧制速度、光滑的轧辊、低的终轧温度和卷取温度以及较高 的冷却速度均可对热轧带钢的酸洗产生有利的影响。 4、氧化铁皮的性质及厚度 氧化铁皮的紧密度、内应力、在金属上的附着力、厚度性质对酸洗速 度有着较大的影响。 5、带钢表面氧化铁皮的可酸洗性 热轧带钢的可酸洗性与很多因素有关，如氧化铁皮的粘附强度、钢的 成分、机械变形的种类和程度、氧化铁皮的结构及厚度、表面污染、表面 缺陷、酸洗剂的种类和成分以及酸洗时的工作条件等。 在酸洗时会发现，酸洗带卷头部表面上的氧化铁皮比较容易洗掉。这 是因为热轧尾部的轧制温度一般比中部和头部低 30-50oC， 并在卷取时受到
从卷取机上落下来的水的强化冷却，因此带钢尾部铁皮的形成过程结束得 较早，氧化铁皮较薄，而 FeO 来不及转化。最难酸洗的是热轧带钢头部的 氧化铁皮，这是因为带钢头部氧化铁皮的形成过程比尾部结束得缓慢，使 氧化铁皮层加厚。另外，氧化铁皮的缓冷促使 FeO 分解成 Fe3O4 或 Fe2O3 也是难洗的原因之一。 在带钢酸洗时还会发现，带钢的边缘上会出现未洗掉的黑边，这是因 为在带钢 长度的中部边缘上，氧化铁皮冷却的比较缓慢，而周围的氧气
到带钢表面上的通路较通畅， 使这里的氧化铁皮中 Fe2O3 层明显增加所致。
第二节 酸洗原理
一、 酸洗机理 目前，世界上热轧带钢轧机所生产的钢卷中，大约有 3/4 要提供给酸 洗机组进行处理。酸洗机组处理带钢的数量和意义比较重大。 酸洗是用化学方法除去金属表面氧化铁皮的过程， 因此也叫化学酸洗。 我们着重介绍盐酸酸洗的酸洗机理及酸洗过程。 1、盐酸 在化学工业中，用用纯净氢气在氯气中燃烧并生成氯化氢，在用水吸 收，即制成盐酸。化学反应式为： H2 + Cl2=== 2HCl 盐酸的性质 纯净的盐酸是无色透明的液体，有刺激性气味，浓盐酸中约含有 37%的氯 化氢，密度约为 1.19，工业用盐酸由于含有杂质（主要是 FeCl3）而带有黄
色。 浓盐酸在空气中经常会“冒烟” ，这是因为从盐酸里跑出来的氯化氢遇 到空气里的水蒸气凝结成小滴的盐酸而产生的。盐酸沸点较低，在常温下 能较显著的蒸发出酸分子，属于挥发性酸。 由于盐酸具有挥发性，挥发出来的 HCL 气体对人、金属和金属物都有 较大的损害作用，如空气中 HCL 的含量达到百万之一，即 1×104%，就能 使光洁的金属变暗，因此，在盐酸酸洗车间内或使用盐酸的地方都必须严 格控制空气中 HCL 的含量，不得超过 5mg/m3. 二、酸洗原理 带钢表面上形成的氧化铁皮（FeO、
Fe3O4 和 Fe2O3）都是不溶解于水的碱 性氧化物，当把它们浸泡在酸液里或在其表面上喷杀酸液时，这些碱性氧 化物都可与酸发生一系列化学变化。 由于碳素结构钢或低合金钢钢材表面上的氧化铁皮具有疏松、多空和裂纹 的性质，加之氧化铁皮在酸洗机组上随同带钢一齐经过矫直、拉矫、传送 的反复弯曲，使这些孔隙而与钢铁的基体铁起反应。也就是说，在酸洗一 开始就同时进行着所有三种氧化铁皮、金属铁与酸溶液之间的化学反应， 所以，酸性机理可以概括为以下三个方面： 1）溶解作用。带钢表面氧化铁皮中各种铁的氧化物溶解于酸溶液内，生 成可溶解于酸液的正铁及亚铁氯化物，从而把氧化铁皮从带钢表面除去。 这种作用，一般较溶解作用。其反应为： 在盐酸溶液中酸洗时： Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O
Fe3O4+8HCl===2FeCl3+FeCl2+4H2O FeO+2HCl===FeCl2+H2O
在上面 3 个反应中，反应式（3）反应速度最大， （2）反应速度稍 （1） 慢。假如酸溶液能够很顺利地通过裂缝、孔隙由氧化铁皮的外层进入内层 的话，那么内层的 FeO 的溶解将对整个酸洗过程起着加速的作用。 Fe3O4 和 Fe2O3 在酸溶液中溶解得较慢， 所以氧化铁皮得清除还需要借 助于机械剥离作用和还原作用。 2）机械剥离作用 带钢表面氧化铁皮中除铁的各种氧化物之外， 还夹杂着部分的金属铁， 而且氧化铁皮又具有多孔性，那么酸溶液就可以通过氧化铁皮的空隙和裂 缝与氧化铁皮中的铁或基本铁作用，并相应产生大量的氢气。由这部分氢 气产生的膨胀压力，就可以把氧化铁皮从带钢表面剥离下来。这种通过反 应中产生氢气的膨胀压力把氧化铁皮剥离下来的作用，我们把它叫做机械 剥离作用。其化学反应为： Fe+2HCl===FeCl2+H2↑ （4）
金属铁在酸溶液中的溶解速度大于铁的各种氧化物的溶解速度，所以 机械剥离在酸洗过程中起着很大的作用。据有关资料介绍，盐酸酸洗时， 有 33%的氧化铁皮是由机械剥离作用除去的。 3） 还原作用 在反应式（4）中，金属铁与酸的作用时，首先产生氢原子。一部分氢 原子相互结合成为氢分子，促使氧化铁皮的剥离。另一部分氢原子靠其分 子化学活泼型及很强的还原能力，将高价铁的氧化物和高价铁盐还原成易
溶于酸溶液的低价铁氧化物及低价铁盐。其反应为： Fe2O3+2[H]=== 2FeO + H2O Fe3O4 +2[H]===3 FeO + H2O FeCl3+[H]=== FeCl2+HCl 综上，带钢表面上的氧化铁皮是通过以下 3 种作用被清除的： 1）氧化铁皮与酸发生化学反应而被溶解（溶解作用） 2）金属铁与酸作用生成氢气，机械地剥落氧化铁皮（机械剥落作用） 3）生成的原子氢使铁的氧化物还原成易
与酸作用的亚铁氧化物，然后 与酸作用而被除去（还原作用）
第九章高级相关知识 第一节 酸洗发展新技术
一、带钢酸洗技术的新发展 随着带钢冷轧生产技术的飞速发展，带钢的酸洗技术也随着出现了 许多新方式，如 20 世纪 70 年代中期在深槽酸洗的基础上发展了浅槽酸 洗，80 年代初在浅槽酸洗的基础上又发现了浅槽紊流酸洗。下面就紊流 酸洗技术的发展，紊流原理及其特点作一简单介绍。 1、紊流酸洗的发展 1986 年，德国波鸿钢铁公司首次采用紊流酸洗技术生产冷轧带钢， 并取得成功。经生产实践证明，紊流酸洗技术与深槽、浅槽酸洗技术相 比，具有酸洗时间短、酸洗产生的废酸量少、表面质量洁净，设备重量 轻等优点。因而使得这种酸洗技术在澳大利亚 BHP 厂、日本住友金属 工业公司、比利时西格玛公司相继采用紊流酸洗技术并投入使用。 2、紊流酸洗原理 热轧带钢表面的氧化铁皮与酸液的化学反应速度受多方面的影响， 如酸液的浓度、温度、钢板表面温度、钢的成分等。酸液的浓度和温度 因受成本、实用性等的限制，不可能无限制的提高。但另一方面，在实 际生产时， 通过提高酸液的流速， 使酸液在带钢表面告诉流动形成紊流， 促进物质传递，使钢板表面急速升温，再加上紊流作用，带钢表面接触 的酸液不断更新，促使铁皮与酸的反应加速进行，从而大大的缩短酸洗 时间。
当酸液流动的通道断面狭窄时，酸液可以形成高速紊流，从而提高 钢铁表面的热传导，促进物质的传递过程，加速氧化铁皮与酸液之间的 化学反应。 3、紊流酸洗槽的结构 由于紊流酸洗是在浅槽酸洗的基础上发展起来的，因此紊流酸槽具 备浅槽酸洗的特点，如酸槽与酸槽之间设有一对挤干辊，以防止酸液直 接从一个酸槽流到另一个酸槽；不设带钢垂度控制其和带钢提升器；槽 盖嵌在水封槽内，并设有槽壁抽风及酸蒸汽的洗涤净化装置；槽盖的开 闭采用液压；每个酸槽配备一个在循环罐等。 由于紊流酸洗是一种新的酸洗方法，因此紊流酸槽也有它的创新之处。 3.1 结构特点 紊流酸洗槽里面形成水平沟道的断面是酸液形成紊流的先决条件。 沟道上顶盖及内盖于外盖通过钩头连接。同外盖一样，内盖沿酸槽的长 度方向分段串列布置，它可因酸液的紊流程度上下轻微跳动。内盖的作 用一方面是使酸液流动的通道狭窄；另一方面可以保证不会出现游离酸 的蒸发表面，减少酸雾量。 3.2 酸液循环的特点 在每个槽的入口设置上下 2 排、出口设置 1 排喷射角度能调整地喷 射梁。在带钢通过酸槽时，酸液从入口喷射梁沿带钢的运行方面往带钢 上下
表面喷射，从出口喷射梁沿带钢运行的相反方向往带钢的上表面喷 射，从而在带钢表面形成紊流。作用后的酸液在重力作用下自动流向再 循环罐中。
3.3 紊流酸洗的特点 （1）缩短酸洗时间 紊流酸洗一般可缩短三分之一的酸洗时间。 （2）减少废酸量 在连续酸洗的实际操作中，废酸中铁离子的浓度达到 120g/L 时， 就需要将废酸洗液排放到盐酸再生装置进行废酸处理，而在紊流酸洗的 操作中，废酸中铁离子浓度可以达到 125~165 g/L 时才排放到废酸再生 站进行处理，并可保证带钢酸洗质量，这是由于紊流酸洗时酸溶液能与 带钢表面的铁皮充分进行化学反应的结果。废酸量的减少，意味着废酸 再生装置能力的减少，即可节约建设投资，也可减少环境污染。 （3）带钢表面洁净 利用酸液的喷射压力即可洗掉轧入基铁深处的铁皮，也能冲刷掉带 钢表面的污染物，因此带钢表面洁净度较高。 （4）减少槽内带钢跑偏量 由于带钢通过的断面狭窄，带钢在槽内几乎是在酸液面上平行拖 过，所以带钢能以很高的张力在槽内运行，从而可使带钢的跑偏量减少 至 25mm，而在深槽酸洗中由于带钢呈现无张力运行，跑偏量甚至高达 200mm。 （5）设备重量轻 从酸槽结构中可看出，紊流酸洗的酸液较浅，只有 150mm 左右， 整 个 酸 槽 高 度 只 有 1000mm 左 右 ， 而 深 槽 酸 洗 的 酸 液 深 度 为
mm，酸槽高度近 2000mm，浅槽酸液有 400~600mm 深，可 以看出紊流酸洗设备重量大大减轻了。 3.4 浅槽、紊流酸洗的简单评述 A：浅槽酸洗 1、 2、 3、 当酸洗速度快时，头部钢板不能接触酸溶液，影响酸洗效果。 挤酸辊挤过后带钢表面残酸较多。 生产过程中挤酸辊受力大，经常损害，要经常更换。
B：紊流酸洗 1、 2、 3、 4、 5、 采用紊流酸洗及喷嘴喷射技术可有效地提高工艺效果。 带钢在酸槽内以很多的张力，平行地运行，可减少控制装置。 可低温运行，设备寿命长，节省资源，并且效率高 30%—35%。 槽盖依靠槽侧液压系统提升。 机械上可节约投资。
二、酸洗部分设备 1、步进梁运输机 步进梁运输机的作用事通过两个往复式液压钢，而使托架升降、移 动，向机组输送钢卷或输出带钢卷。 上料步进梁上的钢卷一般为 4—5 个，即 5 个位置，第一位接收钢 卷，第二位对中，第三位称量，第四位或第五位送入准备站。带钢卷送 入接受位以后，提升液压缸及梁将钢卷抬起，再 由移动液压缸及小车 将带钢卷送到下一位，然后各机构回到原位，如此往返输送钢卷。在向 拆卷机运送钢卷的步进梁最后一位 ，有钢卷直径测量装置，在它旁边
有液压缸推动的挡板。钢
卷接触挡板后，位置传感器给上料小车信号， 以决定车的升高尺寸，以便拆卷机锥头 插入钢卷内径。 2、圆盘剪 圆盘剪的作用是用来将钢卷边切除，以达到所要求的带钢宽度。 圆盘剪主要由底座、左右卡紧台 和左右机架组成。左右机架分别装在 左右卡紧台上，并可在液压马达的驱动下旋转 180o。左右卡紧台可在液 压马达作用下通过左右丝杠分开或合拢。当圆盘剪开口度调整好后，卡 爪在卡紧油缸作用下夹注底座。回转架位置确定后，定位油缸将插销插 入机架下部的开口，使其固定不动。 两根剪轴平行装在机架内，悬臂端装有剪刃和刀盘，由液压螺母或 普通螺母缩紧。两根轴分别通过滚动轴承装载机内偏 S 套中，下轴轴向 不能窜动，上剪轴可通过调整螺母轴向移动，用来调整上下剪刃的侧间 隙。 两个偏心套端部都装有互相咬合的齿轮， 与机架上部蜗轮蜗杆相连。 搬动手轮即可调整上下剪刃的重合度。机架下部有孔并装有大齿轮，机 架插在卡紧台主轴上，大齿轮与卡紧台上小齿轮啮合，小齿轮轴由液压 马达驱动。 3、碎边剪 碎边剪的作用是将圆盘剪剪切下来的带钢毛边剪切成碎块，以便收 集、装箱和运输。 碎边剪由底座、电机、减速机、左右传动箱、液压马达、卡紧装置、 传动丝杠组成。 碎边剪的左右剪装在同一个剪座上，分别布置在带钢的两侧，可以
通过液压马达驱动左右旋丝杠相互靠近或分离。位置调整好后，下部卡 紧装置在液压缸作用下与底座卡紧，以便稳定剪切。 传动箱内装有两根带刀盘的轴，下轴上装有一个齿轮，轴向不能移 动。上轴中间也装有齿轮，这个齿轮由正副齿轮组成，并且可以通过调 整副齿轮的间距，达到上轴齿轮于下轴齿轮的无侧间隙啮合，减小剪切 过程中的冲击和震动，并保证剪刃侧间隙不变。上下轴刀盘分别装有 5 把均布的剪刃，剪刃与刀盘中心线成 15o 夹角。工作时每对剪刃沿中心 线逐渐接近，切入带钢边部。为了调整剪刃侧间隙，上剪轴可通过旋转 螺母沿轴向窜动。上下剪刃没有搭接间隙，也无调整机构。 4、卷取机 卷取机的作用是将酸洗、剪边、涂油后的带钢，按规定的重量卷成 带钢卷。卷取机由卷筒主轴、传动装置、压辊、活动支撑、卸卷推板、 边缘控制等部件组成。 卷筒主轴是悬臂状装在传动箱体内的，尾部装有胀缩液压缸和回转 接头，属八棱锥牙条扇形块式无缝隙卷筒。卷筒可通过胀缩液压缸改变 直径。活动钳口可通过斜楔的左右移动钳紧或松开带钢端头。 另外，在机组生产时，各种原因会使带钢在运行中发生偏移。为使最后 的钢卷边部卷齐，在卷取机上部设
有边部位置控制装置，由光电式边缘 信号发生器通过液压伺服系统驱动浮动液压缸，使卷筒主轴及传动装置 一起在滑座上根据带钢的偏移程度而左右移动， 最大位移量为±200mm。 5、控制辊 控制辊的作用是防止带钢在运行时跑偏。
为了控制机组上带钢的跑偏，本机组共设有 7 个控制辊，它们分别 为单辊式、双辊式、三辊式 3 种形式，应根据不同部位的需要选用其形 式。它们分别由液压伺服系统、电磁感应系统来控制。 6、酸洗槽 酸洗槽是由于盛放酸溶液清楚带钢表面氧化铁皮的主要设备。 酸槽外壳是由 10mm 后普通碳钢制成的，内衬耐酸胶板，再砌两层 耐酸瓷砖。在酸槽底部及两酸槽之间连接部分砌一层耐酸瓷砖，再砌一 层耐磨的安山岩。
第二节：轧机种类、轧制方法及轧制产品 1.轧机种类及轧制的产品
对轧机的分类一般没有严格的定义。按照习惯，对轧机可按用途、布 置形式、轧辊数量、轧辊布置形式等进行大致的分类。 轧钢机按用途分类，其实质也就是按轧制产品的特点分类，可以分为 半成品轧机和成品轧机两类。半成品轧机包括：各类初轧机、钢坯连轧机 及中小型开坯机。成品轧机包括型钢轧机（轨梁、大、中、小型和线材轧 机） 、钢板轧机、钢管轧机及特殊用途轧机（如车轮轮箍轧机等） 。 半成品轧机和型钢轧机的大小常用轧辊的名义直径即人字齿轮座齿轮 的节圆直径表示。钢板轧机的大小用轧辊辊身长度表示，并按所轧钢板厚 度分为厚板、中板、薄板轧机。钢管轧机一般以所轧的钢管外径表示。 2.热轧与冷轧的区别 钢锭或钢坯在常温下很难变形，不易加工，一般情况下都需要加热到
℃进行轧制这种轧制工艺叫热轧。大部分钢材用热轧方法生产。 但是，因为在高温下钢的表面容易生成氧化铁皮，使热轧钢材表面粗糙， 尺寸波动大，所以要求表面光洁、尺寸精确、力学性能好的钢材，以热轧 半成品为原料再用冷轧方法生产。 在常温下的轧制一般理解为冷轧，然而，从金属学观点看，热轧与冷 轧的界限应以金属的再结晶温度来区分， 即低于再结晶温度的轧制为冷轧； 高于再结晶温度的轧制为热轧。钢的再结晶温度一般在 450~600℃。 3．型材与中厚板材及冷轧板材区别 项目 断面形状 尺寸精度 交货方式 主要用途 型材 复杂繁多 一般 直条打捆 建筑、机械行业 中厚板材 单一 一般 板块 表 2-1 冷轧板材 单一 高 盘卷或打包
桥梁、造船、锅炉 汽车制造、家电行业 等制造业
冷轧板材的主要设备及其特点
现代冷轧机按辊系配置一般可分为四辊式与多辊式两
做成类型， 按机架 排列方式又可分为单机可逆式与多机连续式两种。前者适用于多品种、少 批量或合金钢产品比例大的情况，虽其生产能力较低，但投资小，建厂快、 生产灵活性大，适宜于中小型企业。连续式冷轧机生产效率与轧制速度都
很高，在工业发达国家中，它承担着薄板带材的主要生产任务。相对来说， 当产品品种较为单一或者变动不大时，连轧机最能发挥其优越性。从六十 年代以后，轧制较薄规格产品的冷连轧机逐渐形成为通用五机架式、专用 六机架式及供二次冷轧用的三机架与双机架式等数种。通用五机架式的产 品规格较广，厚为 0.25~3.5mm，辊身长为 mm。专用六机架式 冷连轧机专门用来生产镀锡原板，产品厚度可小至 0.09,辊身长一般不大于 1450mm。为生产特薄镀锡板（厚 0.065~0.15mm）,近年来在冷轧车间中还 专门设置了二机架式或三机架式的“二次冷轧”用的轧机，由 5~6 机架的 冷连轧机供坯，总压下率不超过 40~50%，其辊身长很少超过 1400mm。厚 度较小的特殊钢及合金钢产品则经常在多辊式轧机上生产， 或为单机轧制， 或为多机连轧，甚至近代还出现完全连续式的多辊轧机。 轧制速度决定着轧机的生产能力，也标志着连轧的技术水平。通用五 机架式冷连轧机末架轧速约为 25~27m/s，六机架末架最大轧速一般为 36~38m/s，个别轧机的设计速度达 40~41m/s。现代冷连轧机的板卷重量一 般均在 30~45t,最大达 60t。 当前，冷轧板带钢生产的主要是采用连轧，其最大特点就是高产。近年 来由于实现了计算机控制，改变轧制规格的轧机调整也有可能在高速与可 靠的基础上实现，冷连轧机所能生产的规格范围也不象开始发展时期那样 受到较大的限制了。此外，围绕着轧制速度的不断提高，冷连轧机在机电 设备性能的改善以及高效率的 AGC 系统和板型控制系统的发明和发展等 方面也取得了飞速的进步。同时也促进了各种轧制工艺参数，产品质量的 检验与各种机、电参数检测仪表的发展。所有这些给薄板生产解决了很大
的问题，基本上满足了国民经济在相当长的一段时期里对薄板带钢在产量 上与质量上的要求。常规的冷轧生产于是也就经历了一段相对稳定的发展 阶段。 值得特别指出的是， 近年国外不仅已将酸洗与冷轧过程联结起来实现了 全连续生产，而且已将酸洗—冷轧—脱脂—退火—平整等所有这些生产工 序串联起来，实现了整体的全过程连续生产线，使板带钢生产效益得到了 更大幅度的提高。 日本新日铁广畑厂 1986 年投产了世界第一套酸洗—冷轧 —连续退火及精整的全过程联合无头连续生产线 （FIPL） 冷轧
段由四架六 。 辊式 HC 轧机组成，总压下率达到一般六机架四辊轧机的水平。平整机亦 为六辊式。该厂 FIPL 线投产后产量激增，工时利用率达 95%，收得率达 96.9%，能耗降低 40%。
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