16mm厚热轧无锡不锈钢退火酸洗机组设计特点

1前言

　　近年来，我国成为无锡不锈钢生产增长速度最快和消耗最大的国家，为了降低成本、提高能源利用效率、保护环境，无锡不锈钢生产厂家纷纷采用先进的退火酸洗技术。本文介绍了某厂新建的16mm厚热轧无锡不锈钢退火酸洗机组的工艺流程、关键设备及技术特点，这是国内乃至世界带钢规格最厚的热轧不锈钢退火酸洗机组，其技术居于国内领先水平。

　　2机组主要技术参数及工艺流程

　　2.1机组主要技术参数

　　机组型式：连续卧式退火酸洗机组

　　生产钢种：奥氏体、铁素体、马氏体

　　钢卷厚度：2.00-16.00mm

　　钢卷宽度：1200-1600mm

　　机组速度：

　　入口段：max.60m/min

　　工艺段：max.30m/min

　　出口段：max.60m/min

　　喂料速度：

　　max.30m/min(2-6mm)

　　max.10m/min(7-16mm)

　　2.2机组工艺流程

　　机组工艺流程为：人工上卷→开卷→收纸→矫直→剪切→焊接→月牙剪→入口活套→退火炉→破鳞→抛丸→刷洗→硫酸酸洗→混酸酸洗→刷洗→漂洗→热风干燥→平整→出口活套→检查→剪切→卷取→送纸→打捆→称重→人工卸卷。

　　机组包括2套开卷机、1套卷取机、7套张力辊、退火炉、酸洗段。

　　3不锈钢化学成分

　　该机组能生产的钢种包括奥氏体、铁素体、马氏体不锈钢，其典型牌号化学成分。

　　4退火和酸洗工艺

　　4.1退火工艺

　　4.1.1退火工艺介绍

　　热轧后的马氏体不锈钢通过退火使马氏体分解为铁素体和球状碳化物。碳化物的析出、聚集、球化需要很长时间，因此这种钢的热轧卷退火通常选用罩式炉。热轧后的铁素体不锈钢几乎总有一些马氏体，因此往往也选用罩式炉。热轧后的奥氏体不锈钢通过退火使碳化物溶解和快速冷却防止再析出，故只能选择连续退火炉。

　　4.2酸洗工艺

　　本机组酸洗工艺：硫酸→硝酸+氢氟酸→硝酸+氢氟酸→硝酸+氢氟酸。酸洗工艺参数。5机组设备组成及设计特点

　　5.1入出口段主要设备组成及设计特点

　　5.1.1入出口段主要设备组成

　　入口段有两台开卷机，为了适应焊机，每台开卷机带有完整的送料、矫直和剪切设备。与No.1开卷机配套的卷纸机由交流齿轮马达驱动，采用双锥头形式，并调节卷纸张力。

　　焊机采用全自动氩弧焊机，焊接带厚为2-16mm，并实现等离子切断冲孔，具有焊接周期短，焊接强度高等优点。

　　入出口活套为卧式双层，最大有效套量为180m，可以满足工艺段的连续运行。活套由主小车和移动支撑小车组成。

　　出口段设备包括检查室、分切剪、折弯机、一台卷取机以及送纸机等。

　　5.1.2入出口段设计特点

　　1)开卷机和卷取机卷筒结构

　　带钢厚度大，导致总张力大，开卷机和卷取机卷筒所受的力矩大。为了满足最大规格带钢的正常运行，开卷机和卷取机卷筒均采用实心轴。

　　2)入口段穿带

　　本机组带厚最大可达到16mm，在上工序卷取打捆后，带头已发生塑性变形。在本机组开卷时，带头需用开卷器将带头压平，以利于穿带。因此，每台开卷机均配有高强度的铲刀和反弯辊，利用铲刀和反弯辊的动作将已发生塑性变形的弯曲带头压平，便于后面的穿带和剪切。

　　3)入出口活套

　　本机组包括入口和出口活套，均为双层水平活套。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离开，通过一个特殊的装置保持在合适的位置，这种装置防止运动脱离位置，直到活套为空套时由主小车将所有支撑小车收集在一起。

　　4)折弯机

　　该设备布置在出口分切剪出口，主要用于将分切后的厚带尾部进行折弯，方便厚带卷取后打捆。

　　5)出口卸卷

　　由于带钢较厚，而且带尾卷取时无张力，为了实现带尾最后几圈能卷紧，在带尾卷取前需将卸卷车压紧钢卷。但是卷取机卷筒每转一圈，钢卷直径便增加两倍的带钢厚度。这就要求卸卷车要在带尾卷取过程中要随钢卷直径的变大慢慢下降。所以，本机组的出口卸卷设计了卸卷车的随降功能，通过钢卷重量和卸卷车自身重量以及溢流阀的作用达到此目的。6)卷取机钳口

　　本机组卷取机钳口设计成两个，使用时对应的带钢规格为2-8mm和9-16mm，避免在卷取时带头被拉出钳口。

　　5.2工艺段主要设备组成及设计特点

　　5.2.1退火炉及其设计特点

　　退火炉为卧式，以天然气为燃料，带钢厚度和速度的乘积(TV值)最大为90，炉子总长96m。退火段分为预热段、加热段、冷却段、干燥段。

　　1)预热段及热交换器

　　预热段实行无烧嘴预热，即利用第一段加热的烟气引入到预热段对带钢进行预热，再将预热带钢后的烟气经风机引入助燃空气热交换器，与助燃空气进行二次热交换，使热交换后的助燃空气温度最高提高到480℃。

　　2)加热段

　　实现自动控制。燃烧采用双交叉控制，空气和燃气流量按照空燃比设定值相互控制，保持稳定燃烧。空燃比设计为1.05-1.3，退火炉内过剩氧浓度控制范围为2%-6%，可减少氧化皮的生成量，从而减轻酸洗负荷。在不同的炉段之间安装圆盘辊，共5个，实现在线快速换辊。

　　3)冷却段

　　冷却段分为四段，第一段为雾冷，第二至第四段均为水冷。为了避免碳化物的析出，在第二段冷却出口，带钢温度由约1120℃降至550℃左右。通过最终冷却，带钢温度低于80℃。冷却过程中产生的水蒸气通过风机排出厂房外。

　　5.2.2破鳞和酸洗及其设计特点

　　破鳞机和抛丸机联合使用，有效的进行酸洗前除鳞。破鳞机为干式技术，由于带钢绕着破鳞机小直径工作辊弯曲的作用，入出口张紧辊在很大的张力作用下，可有效的破鳞，使得材料比较平直地进入抛丸机和酸洗段。

　　酸洗段包括酸洗、刷洗、清洗和烘干等几个部分组成，酸洗最大速度60m/min。刷洗的设置可有效的清理带钢表面的鳞片，提高酸洗效率。酸洗工艺如下：刷洗→硫酸酸洗→硝酸和氢氟酸酸洗→漂洗→干燥。

　　5.3机组其他设备及设计特点

　　机组全线设置7套张力辊和5套张力计，实现全线的张力控制，机组主要设备张力分布。并设有6套纠偏辊，对在线带钢进行纠偏。针对带钢最厚为16mm，通过理论计算和国内制造厂家的能力，全线的张力辊和纠偏辊均采用辊径为2200mm的胶辊，减少带钢在弯曲时发生的塑性变形。

　　5.4节能环保

　　热轧不锈钢退火酸洗机组会产生大量的废酸、废水和废气。废水主要是刷洗水和炉子冷却段排出的水。废酸来自硫酸和混酸酸洗系统。废水通过装有铁鳞沉淀池等水处理设备处理后循环利用。废酸则通过再生后循环利用。

　　硫酸酸洗槽、混酸酸洗槽、清洗槽均设有排雾管道，经过风机将酸雾回收。硫酸酸雾经过脱硫处理系统，混酸酸雾通过脱氮系统。经过处理后的气体达标排放。

　　退火炉设计了换热器，助燃空气经过换热器和炉内废气进行热交换后，在炉内和天然气进行燃烧，有效的利用了炉子废水的余热，提高退火炉的效率。

　　6结语

　　已建成的热轧不锈钢退火酸洗机组在国内已有数条，但是本机组的带钢规格较大，设计难度较大，和其他机组相比，有所改进和创新。