一种低耗高效硅钢常化酸洗工艺及酸洗设备
阅读说明：本技术 一种低耗高效硅钢常化酸洗工艺及酸洗设备 (Low-consumption high-efficiency normalized pickling process and pickling equipment for silicon steel ) 是由 王耀 周云根 吴迪青 况群意 黎浩 许彦波 于 2021-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种低耗高效硅钢常化酸洗工艺及酸洗设备,其有效利用常化炉出口余温作为加热带钢的介质,使带钢与低温的酸液接触表面发生强烈的物理化学反应,快速酸洗剥离表层粗大的氧化铁皮,降低酸洗系统的酸液温度,通过调控溶液氧化还原特性提高酸洗效率去除残留的铁橄榄石,节约了能耗,同时取消了高投资高运行成本的抛丸工艺,实现了低耗高效硅钢常化酸洗的目的。(The invention relates to a low-consumption high-efficiency silicon steel normalizing pickling process and pickling equipment, which effectively utilize the residual temperature at the outlet of a normalizing furnace as a medium for heating strip steel, so that the contact surface of the strip steel and low-temperature acid liquid generates strong physical and chemical reactions, the rough and large iron scales on the surface layer are quickly pickled and stripped, the temperature of the acid liquid of a pickling system is reduced, the pickling efficiency is improved by regulating and controlling the redox characteristics of the solution to remove residual fayalite, the energy consumption is saved, meanwhile, a shot blasting process with high investment and high operation cost is cancelled, and the purpose of low-consumption high-efficiency silicon steel normalizing pickling is realized.)
技术领域
本发明涉及带钢表面清洗技术领域，具体是涉及一种低耗高效硅钢常化酸洗工艺及酸洗设备。
背景技术
带钢的表面质量是影响产品性能提升的关键因素之一。目前，硅钢常化酸洗线关键工艺流程为：开卷-常化炉-抛丸机-酸洗槽-漂洗槽-烘干-收卷。常化炉出口带钢经过水套冷却至接近常温后，进入抛丸机除去带钢表面的鳞片，再进入酸洗槽，利用盐酸化学反应去除残留的氧化铁皮。这种硅钢常化酸洗工艺速度低，处理效率低下，除鳞效果不理想。
针对上述表面鳞皮处理难度大的现状，目前普遍通过多抛室机械抛丸预处理带钢，再进入酸洗槽，抛丸处理工艺成为硅钢常化酸洗机组的标配。抛丸处理工艺主要去除硅钢表面粗大的氧化铁鳞皮，然而，抛丸处理工艺存在投资成本高、占地面积大、运行能耗高、维护量大以及环境污染大等显著不足。此外，现有配置酸洗后板面质量不高，表面仍残留有少量结合力较强的铁橄榄石。因此，现有常化酸洗工艺亟待解决两大问题：取消抛丸工艺、去除酸洗后表面有残留的条纹状铁橄榄石。
CN103122461A公布了无抛丸连续通过酸洗线的冷轧取向硅钢生产方法，取消了抛丸机，其利用酸液浸泡及刷辊刷洗去除硅钢表面的氧化铁皮。该专利仅提出取消抛丸，并无相关补救或强化措施，高速除鳞效果难以保证，上述生产方法酸洗效率低，不适合工业化高速常化酸洗工艺；同时铁硅橄榄石相与基体的结合力超过20MPa，通过刷洗难以去除，容易损害表面，且刷辊辊耗很大。
发明内容
本发明旨在提供一种低耗高效硅钢常化酸洗工艺。
具体方案如下：
一种低耗高效硅钢常化酸洗工艺，包括以下步骤：
步骤1)、对常化炉冷却段出来的带钢进行控温保温，以使带钢的温度高于酸洗液的温度；
步骤2)、从常化炉冷却段出来的带钢直接进入酸洗槽进行酸洗；
步骤3)、对酸洗后的带钢进行漂洗、烘干后收卷。
进一步的，在步骤1)中，常化炉冷却段出来的带钢的入槽温度高于100℃。
进一步的，在步骤1)中，通过调节常化炉冷却段水套循环量及保温腔控温实现对常化炉冷却段出来的带钢进行控温保温。
进一步的，步骤2)中的酸洗槽由多个子槽串联组成，酸洗液是浓度为20～150g/L的HCl，同时酸洗液含有Fe3+，酸洗液的酸洗温度为20～85℃。
进一步的，所述酸洗槽由至少3个子槽串联组成，第二个开始往后的子槽中的酸洗液的氧化性逐步提高。
进一步的，所述酸洗槽中第二个子槽的酸洗液为还原性体系，最后一个子槽中酸洗液为强氧化性体系。
进一步的，在步骤2)中，通过在线投加多元弱酸和循环过滤的方式来调控酸洗槽内Fe2+及Fe3+总铁含量。
进一步的，在步骤2)中，通过投加氧化剂来调控Fe2+及Fe3+配比来控制酸洗液的氧化还原特性。
本发明还提供了一种低耗高效硅钢常化酸洗设备，包括带钢传输装置以及沿带钢的行进方向依序设置的开卷机、焊机、活套、常化炉、保温腔、多段酸洗槽、漂洗槽和烘干机。
进一步的，还包括有一调控系统和氧化电位检测，所述调控系统与多段酸洗槽的各酸槽连接设置，多段酸洗槽中酸洗介质的氧化还原特性与投加氧化剂的自动阀连锁设置，氧化电位检测通过检测多段酸洗槽中酸液的氧化还原电位来判定酸洗介质的氧化还原特性，并以此控制调控系统来对多段酸洗槽对应的酸洗槽中投加氧化剂。
本发明提供的低耗高效硅钢常化酸洗工艺与现有技术相比较具有以下优点：本发明提供的低耗高效硅钢常化酸洗工艺取消了常规的抛丸工艺，有效利用常化炉出口余温加热带钢，让其与低温的酸液接触表面发生强烈的物理化学反应，快速酸洗剥离表层粗大的氧化铁皮，降低酸洗系统的酸液温度，通过调控溶液氧化还原特性提高酸洗效率去除残留的铁橄榄石，该工艺充分利用了常化炉的余温作为加热带钢的介质，并且降低了酸液温度，节约了能耗，同时取消了高投资高运行成本的抛丸工艺，实现了低耗高效硅钢常化酸洗的目的。
附图说明
图1低耗高效硅钢常化酸洗设备的示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例1
本实施例提供了一种低耗高效硅钢常化酸洗工艺，其利用常化炉余温来提高酸洗效率、取消抛丸机且降低酸耗，同时调控酸液组成提高除鳞效率，进而获得高表面质量的带钢，具体包括以下步骤：
步骤1)、从常化炉冷却段出来的带钢经过控温保温，以使带钢的温度高于酸洗液的温度。优选从常化炉冷却段出来的带钢进入酸洗槽时的温度高于100℃，以让高温带钢与低温的酸洗液接触表面能够发生强烈的物理化学反应来快速酸洗剥离表层粗大的氧化铁皮，必要时还可在酸槽入口增加补温装置，以弥补带钢运行过程中温降。
在本实施例中，常化炉冷却段出来的带钢通过调节水套循环量及保温腔控温，以最大程度利用常化炉的余温，实现对带钢温度的控制和保温，实现减小能耗的目的。
步骤2)、从常化炉冷却段具有一定温度的带钢直接进入酸洗槽进行酸洗，此时带钢的温度高，其与低温的酸液接触时，会在接触表面发生强烈的物理化学反应，以此来快速酸洗剥离掉带钢表层粗大的氧化铁皮。
在本实施例中，酸洗槽由2-4个子槽串联组成，槽体为锥体结构，酸洗液是浓度为20～150g/L的HCl，同时酸洗液含有Fe3+，酸洗液的酸洗温度为20～85℃，Fe3+的含量的多少可以调节酸洗液的氧化还原特性，以让酸洗液能够对带钢具有最佳的酸洗效果。
优选的，酸洗槽由至少3个子槽串联组成，其通过物理和/或化学方式来调控酸液中Fe2+及Fe3+的配比，第二个开始往后的子槽中酸洗液的氧化性逐步提高，更优的是，优选方案为第二个子槽中酸洗液为还原性体系，最后一个子槽中酸洗液为强氧化性体系。
较佳的，通过在线投加多元弱酸和循环过滤的方式来调控酸洗槽内Fe2+及Fe3+总铁含量。
另一较佳的，通过投加氧化剂来调控Fe2+及Fe3+配比来控制酸洗液的氧化还原特性。最终优选的酸槽酸液特性如表2所示。
步骤3)、进行多级漂洗后烘干收卷，得到高表面质量的带钢。
本实施例提供的低耗高效硅钢常化酸洗工艺适用于硅钢常化酸洗机组的清洗，其取消了常规的抛丸工艺，有效利用常化炉出口余温加热带钢，使带钢与低温的酸液接触表面发生强烈的物理化学反应，快速酸洗剥离表层粗大的氧化铁皮，降低酸洗系统的酸液温度，通过调控溶液氧化还原特性提高酸洗效率去除残留的铁橄榄石，该工艺充分利用了常化炉的余温作为加热带钢的介质，并且降低了酸液温度，节约了能耗，同时取消了高投资高运行成本的抛丸工艺，实现了低耗高效硅钢常化酸洗的目的。
表1常规酸洗工艺下不同酸洗槽酸与金属离子含量表
入口酸洗槽6
中间酸洗槽7
出口酸洗槽8
HCl(g/l)
60
80
120
Fe<sup>2+</sup>(g/l)
120
100
40
常规酸洗液入口酸槽亚铁离子浓度约120g/L，酸浓度降低为60g/L，基本接近排废酸浓度，酸洗效率较低；通过络合沉淀工艺去除酸液中亚铁离子同时生成游离酸，即维持亚铁离子浓度＜90g/L，酸浓度＞90g/L，使酸液处于较高的酸洗活性；利用Fe3+与基体的反应剥离附着的铁橄榄石。
表2不同酸槽优选的酸浓度与金属离子浓度
入口酸洗槽6
中间酸洗槽7
出口酸洗槽8
HCl(g/l)
90
100
120
Fe<sup>2+</sup>(g/l)
60
40
30
Fe<sup>3+</sup>(g/l)
30
30
40
实施例2
参考图1，其是一种用于实现上述实施例1的硅钢常化酸洗工艺的酸洗设备，包括带钢传输装置(图中未示出)以及沿带钢11的行进方向依序设置的开卷机1、焊机2、活套3、常化炉4、保温腔5、1#酸槽6、2#酸槽7、3#酸槽8、漂洗槽9和烘干机10。
带钢11经由开卷机1进行开卷操作，并经由焊机和活套3操作后由传输装置往后段工序方向输送，其先经过常化炉4进行热处理，热处理完成后从常化炉4的冷却段输出，常化炉冷却段出来的带钢通过常化炉的调节水套循环量及保温腔5控温，以最大程度利用常化炉的余温，让带钢的温度高于酸洗液温度，优选带钢进入酸洗槽的温度高于100℃，以让高温带钢与低温的酸洗液接触表面能够发生强烈的物理化学反应来快速酸洗剥离表层粗大的氧化铁皮。
热的高温带钢依序经过1#酸槽6、2#酸槽7、3#酸槽8的酸洗后，进入至漂洗槽9和热风干燥机10中进行漂洗和风干得到高表面质量的带钢。这里需说明的，虽然图1中只示出了1#酸槽6、2#酸槽7、3#酸槽8共三个酸槽，但并不限定于此，酸槽的数量可以根据实际酸洗的段数进行增减。
在本实施例中，各酸槽都配置有一酸液循环罐14，酸液循环罐14通过循环泵与对应酸槽进行酸液的循环，以保证酸槽内酸液的浓度。
在本实施例中，还包括有一调控系统13和氧化电位检测12，该调控系统与多段酸洗槽的各酸槽连接设置，各酸洗槽中酸洗介质的氧化还原特性与投加氧化剂的自动阀连锁设置，氧化电位检测12通过检测各酸洗槽中酸液的氧化还原电位来判定酸洗介质的氧化还原特性，并以此控制调控系统13来对多段酸洗槽对应的酸洗槽中投加氧化剂，以此来实现自动控制多段酸洗槽中各酸洗槽中酸洗介质的氧化还原特性，进而保证带钢清洗的效果以及一致性。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
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