16mm厚熱軋無錫不銹鋼退火酸洗機組設計特點
1前言
近年來，我國成為無錫不銹鋼生產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、保護環境，不銹鋼生產廠家紛紛采用先進的退火酸洗技術。本文介紹了某廠新建的16mm厚熱軋無錫不銹鋼退火酸洗機組的工藝流程、關鍵設備及技術特點，這是國內乃至世界帶鋼規格最厚的熱軋無錫不銹鋼退火酸洗機組，其技術居于國內領先水平。
2機組主要技術參數及工藝流程
2.1機組主要技術參數
機組型式：連續臥式退火酸洗機組
生產鋼種：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機組工藝流程
機組工藝流程為：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。
機組包括2套開卷機、1套卷取機、7套張力輥、退火爐、酸洗段。
3無錫不銹鋼化學成分
該機組能生產的鋼種包括奧氏體、鐵素體、馬氏體無錫不銹鋼，其典型牌號化學成分。
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，故只能選擇連續退火爐。
4.2酸洗工藝
本機組酸洗工藝：硫酸→硝酸+氫氟酸→硝酸+氫氟酸→硝酸+氫氟酸。酸洗工藝參數。5機組設備組成及設計特點
5.1入出口段主要設備組成及設計特點
5.1.1入出口段主要設備組成
入口段有兩臺開卷機，為了適應焊機，每臺開卷機帶有完整的送料、矯直和剪切設備。與No.1開卷機配套的卷紙機由交流齒輪馬達驅動，采用雙錐頭形式，并調節卷紙張力。
焊機采用全自動氬弧焊機，焊接帶厚為2-16mm，并實現等離子切斷沖孔，具有焊接周期短，焊接強度高等優點。
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運行。活套由主小車和移動支撐小車組成。
出口段設備包括檢查室、分切剪、折彎機、一臺卷取機以及送紙機等。
5.1.2入出口段設計特點
1)開卷機和卷取機卷筒結構
帶鋼厚度大，導致總張力大，開卷機和卷取機卷筒所受的力矩大。為了滿足最大規格帶鋼的正常運行，開卷機和卷取機卷筒均采用實心軸。
2)入口段穿帶
本機組帶厚最大可達到16mm，在上工序卷取打捆后，帶頭已發生塑性變形。在本機組開卷時，帶頭需用開卷器將帶頭壓平，以利于穿帶。因此，每臺開卷機均配有高強度的鏟刀和反彎輥，利用鏟刀和反彎輥的動作將已發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的支撐小車組成。系統的主要特點是當活套充滿時，每個移動支撐小車一個一個離開，通過一個特殊的裝置保持在合適的位置，這種裝置防止運動脫離位置，直到活套為空套時由主小車將所有支撐小車收集在一起。
4)折彎機
該設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，而且帶尾卷取時無張力，為了實現帶尾最后幾圈能卷緊，在帶尾卷取前需將卸卷車壓緊鋼卷。但是卷取機卷筒每轉一圈，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，本機組的出口卸卷設計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到此目的。6)卷取機鉗口
本機組卷取機鉗口設計成兩個，使用時對應的帶鋼規格為2-8mm和9-16mm，避免在卷取時帶頭被拉出鉗口。
5.2工藝段主要設備組成及設計特點
5.2.1退火爐及其設計特點
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。退火段分為預熱段、加熱段、冷卻段、干燥段。
1)預熱段及熱交換器
預熱段實行無燒嘴預熱，即利用第一段加熱的煙氣引入到預熱段對帶鋼進行預熱，再將預熱帶鋼后的煙氣經風機引入助燃空氣熱交換器，與助燃空氣進行二次熱交換，使熱交換后的助燃空氣溫度最高提高到480℃。
2)加熱段
實現自動控制。燃燒采用雙交叉控制，空氣和燃氣流量按照空燃比設定值相互控制，保持穩定燃燒。空燃比設計為1.05-1.3，退火爐內過剩氧濃度控制范圍為2%-6%，可減少氧化皮的生成量，從而減輕酸洗負荷。在不同的爐段之間安裝圓盤輥，共5個，實現在線快速換輥。
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℃。冷卻過程中產生的水蒸氣通過風機排出廠房外。
5.2.2破鱗和酸洗及其設計特點
破鱗機和拋丸機聯合使用，有效的進行酸洗前除鱗。破鱗機為干式技術，由于帶鋼繞著破鱗機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入拋丸機和酸洗段。
酸洗段包括酸洗、刷洗、清洗和烘干等幾個部分組成，酸洗最大速度60m/min。刷洗的設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機組其他設備及設計特點
機組全線設置7套張力輥和5套張力計，實現全線的張力控制，機組主要設備張力分布。并設有6套糾偏輥，對在線帶鋼進行糾偏。針對帶鋼最厚為16mm，通過理論計算和國內制造廠家的能力，全線的張力輥和糾偏輥均采用輥徑為2200mm的膠輥，減少帶鋼在彎曲時發生的塑性變形。
5.4節能環保
熱軋無錫不銹鋼退火酸洗機組會產生大量的廢酸、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。廢水通過裝有鐵鱗沉淀池等水處理設備處理后循環利用。廢酸則通過再生后循環利用。
硫酸酸洗槽、混酸酸洗槽、清洗槽均設有排霧管道，經過風機將酸霧回收。硫酸酸霧經過脫硫處理系統，混酸酸霧通過脫氮系統。經過處理后的氣體達標排放。
退火爐設計了換熱器，助燃空氣經過換熱器和爐內廢氣進行熱交換后，在爐內和天然氣進行燃燒，有效的利用了爐子廢水的余熱，提高退火爐的效率。
6結語
已建成的熱軋無錫不銹鋼退火酸洗機組在國內已有數條，但是本機組的帶鋼規格較大，設計難度較大，和其他機組相比，有所改進和創新。