热轧酸洗钢带欠酸带洗原因分析与措施探讨
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摘要 本文对热轧带钢在酸洗后边部附近表面欠酸洗带的产生原因进行分析，结合冷轧厂酸洗线流程及工艺特点提出了相应的处理措施，解决了欠酸洗缺陷。
Abstract Less pickling with the hot strip in pickling behind near the surface causes the combination of cold rolling mill and pickling line process and process characteristics of measures to resolve the defects owe pickling .
Key words Steel stripowe picklingReasonMeasure
中图分类号： TG333.7+2 文献标识码：A 文章编号：
1 前言
冷轧薄板厂采用盐酸作为介质，使用推拉式浅槽紊流技术进行带钢酸洗。该酸洗线对带钢酸洗的品种多，适应性强，对带钢厚度及宽度适应性亦较大，能够满足900～1580mm、1.5～5.0mm的带钢酸洗要求。影响酸洗质量的因素较多，要充分结合冷轧厂酸洗线特征，优化酸洗工艺参数，确保酸洗质量满足后工序生产要求。
2 带钢表面氧化铁皮的结构
氧化铁皮是金属在加热或在热状态加工和冷却时形成的一层附着于金属表面上的金属氧化物。带钢表面氧化铁皮通常由三层构成。其内层为疏松多孔的结晶组织且易于破坏的FeO，中间层是致密而无裂缝的呈玻璃状的Fe3O4，最外层是呈柱状晶构造的Fe2O3。由于受到带钢化学成分、轧制温度、轧制后的冷却速度、卷取温度及周围介质中含氧量的不同，带钢表面形成的氧化铁皮的结构、厚度、性质亦有所不同。氧化铁皮的附着力、结构及厚度对酸洗效果的影响较大，一般FeO易于溶解，而Fe3O4及Fe2O3比较难溶。
3 酸洗原理
酸洗过程就是用化学方法去除金属表面氧化铁皮的过程。用盐酸作为介质进行氧化铁皮去除的酸洗过程，其作用有三个：
3.1氧化铁皮与盐酸发生化学反应而被溶解(溶解作用)
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O (1)
Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O(2)
Fe0+2HCl=FeCl2+H20 (3)
3.2金属铁与酸作用生成氢气，氢气在外溢的过程中机械地剥落氧化铁皮(机械剥离作用)。
Fe+2HCl=FeCl2+H2 (4)
3.3生成的原子氢使铁的氧化物还原成易于酸作用的亚铁化合物，然后与酸作用而除去（还原作用）。
3FeCl3+H2=2FeCl2+2HCl (5)
4 带钢边部欠酸洗特征及原因分析
带钢酸洗后酸洗卷头部（即热轧带钢的尾部）酸洗效果较好，呈银白色。在带钢中部及尾部酸洗时离带钢边部10～30mm处出现边部欠酸洗情况，明显有氧化铁皮附着，而带钢宽度方向中间部位及边部无任何欠酸洗现象，表面呈现银白泽。该现象非连续性出现。此时的酸洗速度仅为50～60m/min（工艺要求为50～90m/min）。后调整酸洗工艺，降低酸洗速度、提高酸液温度，或者进行二次酸洗，此现象有减弱，但是仍然存在欠酸洗。
4.1带钢自身原因导致欠酸洗
欠酸洗出现在带钢酸洗尾部（热轧带钢的头部）。这是因为热轧带钢尾部的轧制温度一般比头部温度低30—50℃，并在卷取机上受到落下来的水的强制冷却，因此氧化铁皮形成的过程结束得较早，氧化铁皮较薄，易于酸洗。而在带钢头部氧化铁皮的形成过程结束得比较缓慢，使氧化铁皮层加厚，因此带钢头部酸洗较慢。此外由于缓冷促使FeO分解成为了Fe3O4及Fe2O3也是难洗的原因之一。
带钢在中尾部边缘上出现未洗掉的黑边，这是因为在带钢长度的中部边缘上氧化铁皮冷却比较缓慢，而周围的氧气到带钢表面上的通路畅通，使这里的氧化铁皮中Fe2O3层明显增加所致。而在气温较低的季节带钢边缘更易于冷却，形成氧化铁皮的过程较早结束，氧化铁皮较薄，因此带钢边缘部位易于酸洗。
4.2酸洗过程导致欠酸洗
4.2.1酸液介质成分
酸洗工序为了降低酸耗，有意识降低盐酸浓度，三段酸槽盐酸浓度均控制在中下限，降低各酸洗段的排酸及补酸频次，减少溢流量。因此酸液中Fe2+含量上升，处于工艺要求的上限。这样导致酸液中FeCl2溶解度增大，含量极易达到饱和状态，极大影响酸洗效果。即使降低酸洗速度和补充一定量的新酸，仍然无法改善欠酸洗的情况。经查，此期间的各工艺段酸液介质成分含量如下：
表1酸洗工艺段酸液介质成分分布 单位：g/l
从上表中可以看出，酸洗3#酸槽盐酸浓度处于上限，Fe2+含量处于上限。1#、2#酸槽的盐酸浓度接近下限，而Fe2+处于上限，甚至部分时间段超过上限较多。这样1#、2#酸槽酸洗效果极差。3#酸槽即使补充较多的新酸但仍然无法减弱Fe2+含量上升带来的不利影响。由于FeCl2在酸洗中含量增加后也促进了盐酸的挥发，对降低酸耗的初衷起到了相反的作用。
4.2.2各段酸槽介质温度
提升酸液温度对酸洗效果的影响较提高酸液浓度的效果好。但过分提高酸液温度会加大酸液的挥发增加酸耗。介质温度提升后也提高了带钢的本体温度，使酸洗线上与钢带接触的各类胶辊过早老化，降低其寿命。一般选择各酸槽的温度控制在70～80℃，特殊情况下可以调整至85℃。
冷轧厂控制酸液温度时采用了分段差异法。3#酸槽酸液介质中盐酸浓度较高，温度设置为70℃，以降低盐酸的挥发。1#、2#酸槽酸业介质中盐酸浓度相对较低，温度设置为80℃。
调查发现，酸洗线上1#酸槽内介质温度近期明显偏低，实际测量仅为60～70℃。连接1#酸槽的热交换器故障导致换热效果较差，对酸液的温度控制未能达到要求高度。
4.2.2酸槽紊流
冷轧厂酸洗采用的是浅槽酸洗紊流技术。在酸槽侧面进酸口与带钢流向成一定夹角，通过酸液的循环在带钢表面形成强烈的紊流，通过紊流带动酸液在带钢表面的运动，提高酸液对带钢表面氧化铁皮的溶解效果。在紊流作用下，通过提高酸液的流速，促进物质传递，使钢板表面急剧升温，带钢表面接触的酸液不断更新，促使铁皮与酸的反应加速，从而大大缩短酸洗时间。因此酸液紊流的形成及流速对酸洗效果及其重要。
在酸洗时我们吊开了酸槽上的花岗石盖板，观察钢带在酸洗槽内的情况。发现带钢全部浸泡在酸液中，带钢离酸液表面深度约有50～100mm。表面有酸液紊流产生，但明显流速较缓。酸槽进酸速度不稳定，时而涌流，时而涓流，对带钢表面形成的紊流力度不够。导致进酸时快时慢的原因是因为酸液循环酸泵吸口有异物阻止酸液的循环。
因此冷轧厂酸槽内酸液紊流速度过缓对带钢酸洗效果也带来不利影响。
4.2.3钢带板形
带钢边部板形差，特别是边部浪形过大，带钢在酸液中没有全部浸泡。或者在酸洗过程中带钢浪高部位无法全时限泡在酸液中，会导致该部位欠酸洗。
从揭开酸槽观察发现带钢全部浸泡在酸液中且浸泡较深。这说明带钢局部浪形不是导致局部欠酸洗的原因。带钢经过酸洗线入口矫直机后浪形一般也不会出现浪高大于100mm的情况。