16mm厚熱軋無錫不銹鋼退火酸洗機(jī)組設(shè)計(jì)特點(diǎn)
1前言
近年來，我國成為無錫不銹鋼生產(chǎn)增長速度最快和消耗最大的國家，為了降低成本、提高能源利用效率、保護(hù)環(huán)境，無錫不銹鋼生產(chǎn)廠家紛紛采用先進(jìn)的退火酸洗技術(shù)。本文介紹了某廠新建的16mm厚熱軋無錫不銹鋼退火酸洗機(jī)組的工藝流程、關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)特點(diǎn)，這是國內(nèi)乃至世界帶鋼規(guī)格最厚的熱軋不銹鋼退火酸洗機(jī)組，其技術(shù)居于國內(nèi)領(lǐng)先水平。
2機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)及工藝流程
2.1機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)
機(jī)組型式：連續(xù)臥式退火酸洗機(jī)組
生產(chǎn)鋼種：奧氏體、鐵素體、馬氏體
鋼卷厚度：2.00-16.00mm
鋼卷寬度：1200-1600mm
機(jī)組速度：
入口段：max.60m/min
工藝段：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機(jī)組工藝流程
機(jī)組工藝流程為：人工上卷→開卷→收紙→矯直→剪切→焊接→月牙剪→入口活套→退火爐→破鱗→拋丸→刷洗→硫酸酸洗→混酸酸洗→刷洗→漂洗→熱風(fēng)干燥→平整→出口活套→檢查→剪切→卷取→送紙→打捆→稱重→人工卸卷。
機(jī)組包括2套開卷機(jī)、1套卷取機(jī)、7套張力輥、退火爐、酸洗段。
3不銹鋼化學(xué)成分
該機(jī)組能生產(chǎn)的鋼種包括奧氏體、鐵素體、馬氏體不銹鋼，其典型牌號(hào)化學(xué)成分。
4退火和酸洗工藝
4.1退火工藝
4.1.1退火工藝介紹
熱軋后的馬氏體不銹鋼通過退火使馬氏體分解為鐵素體和球狀碳化物。碳化物的析出、聚集、球化需要很長時(shí)間，因此這種鋼的熱軋卷退火通常選用罩式爐。熱軋后的鐵素體不銹鋼幾乎總有一些馬氏體，因此往往也選用罩式爐。熱軋后的奧氏體不銹鋼通過退火使碳化物溶解和快速冷卻防止再析出，故只能選擇連續(xù)退火爐。
4.2酸洗工藝
本機(jī)組酸洗工藝：硫酸→硝酸+氫氟酸→硝酸+氫氟酸→硝酸+氫氟酸。酸洗工藝參數(shù)。5機(jī)組設(shè)備組成及設(shè)計(jì)特點(diǎn)
5.1入出口段主要設(shè)備組成及設(shè)計(jì)特點(diǎn)
5.1.1入出口段主要設(shè)備組成
入口段有兩臺(tái)開卷機(jī)，為了適應(yīng)焊機(jī)，每臺(tái)開卷機(jī)帶有完整的送料、矯直和剪切設(shè)備。與No.1開卷機(jī)配套的卷紙機(jī)由交流齒輪馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，采用雙錐頭形式，并調(diào)節(jié)卷紙張力。
焊機(jī)采用全自動(dòng)氬弧焊機(jī)，焊接帶厚為2-16mm，并實(shí)現(xiàn)等離子切斷沖孔，具有焊接周期短，焊接強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。
入出口活套為臥式雙層，最大有效套量為180m，可以滿足工藝段的連續(xù)運(yùn)行。活套由主小車和移動(dòng)支撐小車組成。
出口段設(shè)備包括檢查室、分切剪、折彎機(jī)、一臺(tái)卷取機(jī)以及送紙機(jī)等。
5.1.2入出口段設(shè)計(jì)特點(diǎn)
1)開卷機(jī)和卷取機(jī)卷筒結(jié)構(gòu)
帶鋼厚度大，導(dǎo)致總張力大，開卷機(jī)和卷取機(jī)卷筒所受的力矩大。為了滿足最大規(guī)格帶鋼的正常運(yùn)行，開卷機(jī)和卷取機(jī)卷筒均采用實(shí)心軸。
2)入口段穿帶
本機(jī)組帶厚最大可達(dá)到16mm，在上工序卷取打捆后，帶頭已發(fā)生塑性變形。在本機(jī)組開卷時(shí)，帶頭需用開卷器將帶頭壓平，以利于穿帶。因此，每臺(tái)開卷機(jī)均配有高強(qiáng)度的鏟刀和反彎輥，利用鏟刀和反彎輥的動(dòng)作將已發(fā)生塑性變形的彎曲帶頭壓平，便于后面的穿帶和剪切。
3)入出口活套
本機(jī)組包括入口和出口活套，均為雙層水平活套。活套由主小車和一些移動(dòng)的支撐小車組成。系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是當(dāng)活套充滿時(shí)，每個(gè)移動(dòng)支撐小車一個(gè)一個(gè)離開，通過一個(gè)特殊的裝置保持在合適的位置，這種裝置防止運(yùn)動(dòng)脫離位置，直到活套為空套時(shí)由主小車將所有支撐小車收集在一起。
4)折彎機(jī)
該設(shè)備布置在出口分切剪出口，主要用于將分切后的厚帶尾部進(jìn)行折彎，方便厚帶卷取后打捆。
5)出口卸卷
由于帶鋼較厚，而且?guī)簿砣r(shí)無張力，為了實(shí)現(xiàn)帶尾最后幾圈能卷緊，在帶尾卷取前需將卸卷車壓緊鋼卷。但是卷取機(jī)卷筒每轉(zhuǎn)一圈，鋼卷直徑便增加兩倍的帶鋼厚度。這就要求卸卷車要在帶尾卷取過程中要隨鋼卷直徑的變大慢慢下降。所以，本機(jī)組的出口卸卷設(shè)計(jì)了卸卷車的隨降功能，通過鋼卷重量和卸卷車自身重量以及溢流閥的作用達(dá)到此目的。6)卷取機(jī)鉗口
本機(jī)組卷取機(jī)鉗口設(shè)計(jì)成兩個(gè)，使用時(shí)對應(yīng)的帶鋼規(guī)格為2-8mm和9-16mm，避免在卷取時(shí)帶頭被拉出鉗口。
5.2工藝段主要設(shè)備組成及設(shè)計(jì)特點(diǎn)
5.2.1退火爐及其設(shè)計(jì)特點(diǎn)
退火爐為臥式，以天然氣為燃料，帶鋼厚度和速度的乘積(TV值)最大為90，爐子總長96m。退火段分為預(yù)熱段、加熱段、冷卻段、干燥段。
1)預(yù)熱段及熱交換器
預(yù)熱段實(shí)行無燒嘴預(yù)熱，即利用第一段加熱的煙氣引入到預(yù)熱段對帶鋼進(jìn)行預(yù)熱，再將預(yù)熱帶鋼后的煙氣經(jīng)風(fēng)機(jī)引入助燃空氣熱交換器，與助燃空氣進(jìn)行二次熱交換，使熱交換后的助燃空氣溫度最高提高到480℃。
2)加熱段
實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。燃燒采用雙交叉控制，空氣和燃?xì)饬髁堪凑湛杖急仍O(shè)定值相互控制，保持穩(wěn)定燃燒。空燃比設(shè)計(jì)為1.05-1.3，退火爐內(nèi)過剩氧濃度控制范圍為2%-6%，可減少氧化皮的生成量，從而減輕酸洗負(fù)荷。在不同的爐段之間安裝圓盤輥，共5個(gè)，實(shí)現(xiàn)在線快速換輥。
3)冷卻段
冷卻段分為四段，第一段為霧冷，第二至第四段均為水冷。為了避免碳化物的析出，在第二段冷卻出口，帶鋼溫度由約1120℃降至550℃左右。通過最終冷卻，帶鋼溫度低于80℃。冷卻過程中產(chǎn)生的水蒸氣通過風(fēng)機(jī)排出廠房外。
5.2.2破鱗和酸洗及其設(shè)計(jì)特點(diǎn)
破鱗機(jī)和拋丸機(jī)聯(lián)合使用，有效的進(jìn)行酸洗前除鱗。破鱗機(jī)為干式技術(shù)，由于帶鋼繞著破鱗機(jī)小直徑工作輥彎曲的作用，入出口張緊輥在很大的張力作用下，可有效的破鱗，使得材料比較平直地進(jìn)入拋丸機(jī)和酸洗段。
酸洗段包括酸洗、刷洗、清洗和烘干等幾個(gè)部分組成，酸洗最大速度60m/min。刷洗的設(shè)置可有效的清理帶鋼表面的鱗片，提高酸洗效率。酸洗工藝如下：刷洗→硫酸酸洗→硝酸和氫氟酸酸洗→漂洗→干燥。
5.3機(jī)組其他設(shè)備及設(shè)計(jì)特點(diǎn)
機(jī)組全線設(shè)置7套張力輥和5套張力計(jì)，實(shí)現(xiàn)全線的張力控制，機(jī)組主要設(shè)備張力分布。并設(shè)有6套糾偏輥，對在線帶鋼進(jìn)行糾偏。針對帶鋼最厚為16mm，通過理論計(jì)算和國內(nèi)制造廠家的能力，全線的張力輥和糾偏輥均采用輥徑為2200mm的膠輥，減少帶鋼在彎曲時(shí)發(fā)生的塑性變形。
5.4節(jié)能環(huán)保
熱軋不銹鋼退火酸洗機(jī)組會(huì)產(chǎn)生大量的廢酸、廢水和廢氣。廢水主要是刷洗水和爐子冷卻段排出的水。廢酸來自硫酸和混酸酸洗系統(tǒng)。廢水通過裝有鐵鱗沉淀池等水處理設(shè)備處理后循環(huán)利用。廢酸則通過再生后循環(huán)利用。
硫酸酸洗槽、混酸酸洗槽、清洗槽均設(shè)有排霧管道，經(jīng)過風(fēng)機(jī)將酸霧回收。硫酸酸霧經(jīng)過脫硫處理系統(tǒng)，混酸酸霧通過脫氮系統(tǒng)。經(jīng)過處理后的氣體達(dá)標(biāo)排放。
退火爐設(shè)計(jì)了換熱器，助燃空氣經(jīng)過換熱器和爐內(nèi)廢氣進(jìn)行熱交換后，在爐內(nèi)和天然氣進(jìn)行燃燒，有效的利用了爐子廢水的余熱，提高退火爐的效率。
6結(jié)語
已建成的熱軋不銹鋼退火酸洗機(jī)組在國內(nèi)已有數(shù)條，但是本機(jī)組的帶鋼規(guī)格較大，設(shè)計(jì)難度較大，和其他機(jī)組相比，有所改進(jìn)和創(chuàng)新。