過酸洗是因為酸洗的時間過長，是鋼管基體受到了過分的侵蝕，伴隨著表面粗糙等缺陷。產生過酸洗的原因，主要是因為沒有嚴格遵照工藝規程來操作，把酸洗時間延長了，或將酸洗溶液的溫度及濃度提高的結果。其次是鋼管基體表面組織中有非金屬夾雜、偏析及內應力等原因存在的結果。
基本介紹
- 中文名：過酸洗
- 外文名：After pickling
- 成因：酸洗時間長
- 方法：降低酸液濃度
- 類別：科學
- 學科：冶金工程
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簡介
產生過酸洗的原因，主要是因為沒有嚴格遵照工藝規程來操作，把酸洗時間延長了，或將酸洗溶液的溫度及濃度提高的結果。其次是鋼管基體表面組織中有非金屬夾雜、偏析及內應力等原因存在的結果。
國內大多數冷軋廠酸軋聯合機組的酸洗部分為層流淺槽鹽酸酸洗，一般由4個酸洗槽組成（1 # ～4 # ），酸洗槽全長～100m。四個酸洗槽的酸液溫度控制範圍為65～85℃，酸洗工藝段最大速度200m/min。
為了提高帶鋼的酸洗質量，在1#酸洗槽前設定了一台拉伸矯直機。拉伸矯直機的作用是對熱軋來料進行破鱗和板形矯正。
少數冷軋廠酸洗機組和主軋機是各自獨立的，酸洗機組的故障對軋機無影響。大部分酸軋機組聯合生產線，酸洗和軋機形成一條連續生產線，所以帶鋼酸洗質量不但影響軋後帶鋼質量，同時影響到軋機的運行穩定。特別是當出現帶鋼酸洗質量缺陷時，要對酸洗工藝或設備進行調整，可能對軋機生產節奏產生一定的影響。所以控制酸洗段良好運行，不僅是保證軋後帶鋼質量及成品質量的條件之一，同時也是保證整個酸洗機組緊湊生產的先決條件。
鹽酸酸洗原理
理論上講，帶鋼表面氧化鐵皮從外層到內層分別為Fe2O3、Fe3O4、FeO。它們分別與鹽酸發生反應，主要從以下三種方式除去氧化鐵皮：
1) 氧化鐵皮與鹽酸發生化學反應而被溶解(溶解作用)
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O (1)
Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O(2)
FeO+2HCl=FeCl2+H2O (3)
2) 金屬鐵與酸作用生成氫氣，氫氣在外溢的過程中機械地剝落氧化鐵皮(機械剝離作用)。
Fe+2HCl=FeCl2+H2 ↑ (4)
這個反應其實是：
Fe=Fe2++2e- (5)
2H++2e-=H2 (6)
3) 生成的原子氫使鐵的氧化物還原成易於酸作用的亞鐵化合物，然後與酸作用而除去。
帶鋼經酸洗、水漂洗及乾燥後其表面應呈灰白色或銀白色。在生產中，當某個環節出現問題時，就有可能導致酸洗質量達不到生產需要，從而影響整個酸軋機組的生產節奏，甚至影響成材率和產生廢品。
帶鋼酸洗質量缺陷
帶鋼酸洗表面質量缺陷主要有欠酸洗缺陷、過酸洗缺陷，停車斑、水印等。造成帶鋼出現酸洗質量缺陷的主要原因有：熱軋來料質量情況、酸洗拉伸矯直機工藝和設備功能、酸洗工藝段工藝和工藝段設備、緩蝕劑的使用情況等。
欠酸洗的發生
帶鋼經酸洗後，表面殘留局部未洗掉的氧化鐵皮，經軋制後板面顏色暗，嚴重的板面發黑或花臉狀，通常稱之為欠酸洗缺陷。由於氧化鐵皮與帶鋼本體相比，其相對摩擦較小，易造成潤滑條件發生變化，嚴重的可能造成帶鋼延伸不均，出現浪形等缺陷；同時，氧化鐵皮的壓入，使最終產品的表面質量帶來不利影響；當氧化鐵皮出現脫落現象時，易粘在軋輥表面，產生輥印缺陷。
1 欠酸洗缺陷產生原因
影響帶鋼酸洗質量的主要因素有：帶鋼表面氧化鐵皮的成分與厚度分布、拉矯機工藝、帶鋼板形質量，酸洗工藝等。
1) 帶鋼表面氧化鐵皮的成分與厚度分布
帶鋼表面氧化鐵皮的成分與厚度分布影響著沿熱軋帶鋼卷取時各部分的溫度，導致帶鋼冷卻速不同，即沿帶鋼長度方向的頭、中、尾以及沿寬度方向的邊部和中部的溫度和冷卻速度不同，造成同一帶鋼各部分的氧化鐵皮結構和厚度不同，在冷軋酸洗過程中產生局部欠酸洗現象。
2) 拉矯機工藝
冷軋拉矯機不正常工作或拉矯延伸係數不夠，使鐵皮未經充分破碎、剝離，影響酸洗效果。
3) 帶鋼板形質量
帶鋼板形差，如鐮刀彎，浪形等，特別是熱軋來料浪形比較普遍，易造成局部欠酸洗。
4) 酸洗工藝
酸洗工藝不適當，如酸洗濃度、溫度偏低、酸洗速度太快、酸洗時間不足、亞鐵濃度高、未及時補充酸液、酸洗過程中酸洗槽內帶鋼張力過大、帶鋼垂度小，使帶鋼未全部浸入酸液中等。
2 控制措施
當帶鋼在規定的運行速度情況下，出現欠酸洗質量缺陷，則採取如下措施：
1）拉矯工藝控制
如果冷軋所用的原料浪形問題嚴重，在進入冷軋機組前最好地辦法是最大程度地最佳化拉矯工藝，最大程度的改善板形，儘量保證進入酸洗槽的帶鋼板形良好。同時，針對來料雙邊浪嚴重的情況，除通過拉矯機儘量調整板形外，在條件允許的前提下，適當增加帶鋼在酸洗槽內的垂度，以最大限度地提高帶鋼在酸洗槽內的浸泡量，從而減少由於雙邊浪對帶鋼酸洗效果的影響。
2）酸洗工藝段工藝參數控制
當帶鋼出現欠酸洗缺陷時，首先應該適當降低酸洗工藝段速度。如速度減到一定程度，如下降20%，仍有欠酸洗時，應適當升高酸液溫度。如此時仍然存在欠酸洗缺陷，則相應適當提高酸液濃度，最終達到控制欠酸洗缺陷的目的。
過酸洗的發生
帶鋼在酸液中停留時間過長，表面逐漸變成粗糙的麻面，板面發黑，稱之為過酸洗。存在過酸洗缺陷的帶鋼，其表面粗糙度大於酸洗質量正常的帶鋼，其在軋制過程中產生的鐵屑量大大增加，從而影響到乳化液系統的清潔性和軋後帶鋼表面殘留物的多少，給後工序生產帶來不利因素。
1 過酸洗出現的原因
過酸洗出現的原因有多方面：
①酸洗時間過長，酸洗液腐蝕帶鋼基體。
②酸洗液濃度太高，使鐵的氧化物增多、酸反應速度加快，在反應充分完畢後，帶鋼還未離開酸洗槽進而腐蝕基體。
③酸洗液溫度偏高，同樣使鐵氧化物增多，酸反應速度加快，反應完畢後腐蝕鐵基體。
2 預防控制措施
主要是從酸洗工藝入手，合理控制酸洗溫度、酸洗速度、酸洗液濃度、加適當的緩蝕劑等來控制鐵基體和酸的反應時間和反應速度。其中添加適當緩蝕劑是比較方便、有效且可操作性強的控制手段。
緩蝕劑的主要作用是比氫更緊地吸附在鋼表面上，從而有效地阻止了氫的反應，因為對於鐵的溶解過程伴有電子的得失，因此這一反應受到了很大的抑制。在鐵的酸洗操作中，緩蝕劑抑制腐蝕的作用極為重要。鐵離子特別是在酸度下降的情況下能水解成難溶解的氫氧化鐵。氫氧化鐵形成給酸洗工藝帶來一系列問題，因此應當避免。
根據酸洗緩蝕劑的原理，一種良好的緩蝕劑應滿足以下要求：能夠有效地降低金屬鐵的溶解速度，但對氧化鐵皮的溶解無減慢作用；能夠有效地阻止氫原子往鋼材中擴散；能夠很好地溶解在酸溶液中，具有較高的緩蝕效率；在酸洗溫度下穩定，並保持其緩蝕效率；形成的保護膜要易於用水洗掉；能夠在酸液表面形成泡沫，以減少酸霧產生；不妨礙廢酸液中鐵鹽的提取處理，也不影響副產物的質量，價格便宜，易於製取，且能長期存放不變質。
如果熱軋來料中Al 含量偏低，低合金鋼中Si 含量偏高，Al 在反應中可作為陰極保護鐵基體，而Si 則會產生矽膠吸附氧化鐵皮和其他雜質，針對這種情況，我們應選用相應的適合本廠實際情況的緩蝕劑。
成因
過酸洗的鋼帶對後道工序影響很大，其沿展性大大降低，軋制中容易出像斷裂和破碎，並造成跑偏和粘輥。成因為：
1）酸洗時間長，鐵的氧化物和酸反應完畢後腐蝕基體；
2）酸液濃度高，鐵的氧化物和酸反應速度升高，在反應充分完畢後，鋼帶還未離開酸槽進而腐蝕基體；
3）酸液溫度高，反應速度快；
4）酸液噴射量大，酸液量充足；
5）紊流度大等。
解決方法
1）降低酸液濃度；
2）適當降低酸液溫度；
3）減少酸液噴射量；
4）適當加入緩蝕劑，緩蝕劑在基體上形成保護膜保護基體，使基體不受腐蝕。
總結
國內冷軋酸洗工藝經過多年最佳化，帶鋼酸洗質量得到了控制。但偶爾會出現帶鋼酸洗質量不良的現象，從而影響酸軋機組生產節奏和軋後帶鋼表面質量的情況。
由於氧化鐵皮的產生是在熱軋加熱、軋制和卷取過程中產生，所以最佳化熱軋工藝，合理控制除鱗工藝、終軋溫度、軋制速度、冷卻速度、卷取溫度等，以減少帶鋼表面的氧化鐵皮量或氧化鐵皮層（Fe2O3, Fe3O4 ,FeO）的組成比例及其分布；其次合理控制熱軋板形，也會減少局部欠酸洗的情況。在現有的原料情況下，嚴格按照酸洗段工藝控制、對異常情況及時進行調整、控制，是保證帶鋼酸洗質量的前提。
