窄带钢毕业设计论文.doc

目 录1 冷轧窄带钢综合分析报告41.1 前言41.2 我国窄带钢生产现状及产品结构的调整51.3 冷轧窄带钢连续轧制工艺研究81.4 新生产工艺和主要采用设备介绍111.5 窄带钢拉剪边丝（以川投长钢二厂为例）131.6 冷轧窄带钢生产中的废酸综合治理172 产品方案的编制212.1 编制产品方案的原则212.2 计算产品的选择212.3 产品的技术标准与技术要求222.4 生产方案的选择233 生产工艺设计243.1 产品大纲243.2 关于所选钢种2Cr13的特性性能264 加工工艺流程285.1 生产工艺流程图285.2 工艺简介285 加工工艺306.1 热处理（预先热处理）306.2 酸碱洗316.3 轧制326.4 检查和剪切356 设备选型367.1 酸洗机组367.2 轧机的选择367.3 卷取机和开卷机397.4 退火炉的选取407.6 矫直机417 典型产品工艺详尽计算428.1 速度制度428.2 轧制力计算438.3 传动轧辊力矩518 设备能力校核549.1 轧辊校核549.2 电动机的校核及功率计算559 轧制图表的制定5810 编制金属平衡表6211 设备负荷计算6512.1 工作制度和年工作台时的确定6512.2 设备符合能力计算6512.3 设备完成年计划产量所需台时6812.4 设备完成年计划产量所需台数6812.5 设备负荷率的计算6912 人员编制及主要技术经济指标7013.1 人员编制7013.2 主要技术经济指标7013 环境保护及综合利用7414.1 轧钢厂的环境保护7414.2 节能和综合利用7514 纵剪机组的发展现状和设计7715.1 纵剪机组的发展现状7715.2 纵剪机组的设计8515 后 记88参考文献89外文翻译：901 冷轧窄带钢综合分析报告摘要：这是一篇对冷轧窄带钢的综述报告，包括窄带钢的定义、用途，一直到轧后酸的处理.关键词： 酸耗回收再用有效中和达标排放 窄带钢纵剪机装置成材率边丝余量产品结构 市场 冷轧窄带钢 全连续轧制1.1 前言冷轧窄带钢（简称冷带）属纯机械加工产品。由于冷带及其衍伸产品用途广泛，又因其随材质、宽、厚的不同产品种类繁多。国外冷带生产已成规模。国内近年虽有大的发展，但受设备限制，一个中型冷带厂的产品并不齐全，难以满足市场需求。加之冷带生产要求技术高、工人熟练、供销渠道畅通，方能正常生产，所以很多地方尚无此项目投产。但熟知行内情况者，都认为冷带生产效益高、市场稳定、投资可大可小（只增减设备台数）、回收期短（个月）、项目技术成熟、市场前景广阔。1.1.1 冷轧窄带钢的定义和用途冷轧窄带钢是用冷轧方式成卷生产的宽度小于400、厚度为0.054的带钢。冷轧窄带钢具有外形尺寸精度高、表面质量和力学性能优越等优点,冷轧窄带钢广泛用于汽车制造、食品包装、家用电器、交通运输、民用五金、农业机械等,还可满足精密机器、仪表、通讯和军工等特殊行业的用材需要。1.1.2 传统的窄带钢的生产方式和局限性传统的窄带钢一般采用符合相应技术要求的热轧带钢经纵剪分条后供应,然后经酸洗(机械、化学的方法去除氧化铁)、轧制(主要是厚度轧制)、热处理(退火去应力)、精整(平整、矫正、纵剪)等工艺进行生产完成。现有国内经过这种工艺和设备轧制的窄带钢一般很宽,通常是宽度大于40以上的窄带钢,而且单边具有毛边、飞刺等缺陷,不能产生理想的四边圆角。其主要原因是受纵剪生产线中圆盘剪刀的厚度、间隙的影响,由于强度要求和连续生产的要求,圆盘刀厚度的选取无法再小,很难剪出如上要求的620宽的窄带钢。即使剪出,也要再经过矫平矫直、精整,才能去除毛边、飞刺等缺陷,同时材料利用率低。使用设备很多,工艺复杂,带钢生产成本增加。1.2 我国窄带钢生产现状及产品结构的调整1.2.1 我国窄带钢行业的现状目前我国有热轧窄带钢生产企业41家,生产线40余条,总生产能力14001600万/。但生产工艺和设备水平普遍较落后,其中15家国有企业的大部分仍为老式布局的3/4连轧生产线,见图1。近年来虽经技术改造,实现了一火成材和热送热装,但与先进水平相比,仍有较大差距。在26家集体、合资及民营企业中,部分厂家采用了“高炉-转炉-连铸-热带的连贯式布局,其节能效果较好,生产成本较低,但这些企业的精轧机组大多为二辊轧机(最后2架除外),而且无中轧机组,故产品质量难以保证,其典型生产线布置见图2。图1国有带钢厂典型车间平面布置示意图1-推钢式加热炉;2-高压水除鳞装置;3-5002粗轧机组;4-1600热剪;5-一立二平中轧机组;6-飞剪;7-二立六平精轧机组;8-热带自动扭转装置;9-平板运输机;20-热带立式卷取机目前我国窄带钢产品的品种、规格及其应用领域均较狭窄。品种上,仅以普通低碳钢为主(占97%以上);规格上,宽度以低于205的图2非国有带钢厂典型车间平面布置示意图1- 推钢式加热炉;2-5002粗轧机组;3-二立六平精轧机组;4-无芯卷取装置产品为多,厚度大多在2 0以上(一般为2 54 0)。因其尺寸精度、表面质量及组织性能等指标均不高,故窄带钢主要作为普通焊管及冷弯型钢的原料,而焊管及冷弯型钢的市场需求量每年不足800万。目前窄带钢市场已处于低价位的无序竞争局面。因此,快速调整产品结构、大力提高产品质量是窄带钢行业生存的当务之急。1.2.2 窄带钢产品结构的调整方向目前国外现有的热轧窄带钢生产线以轧制优质合金带钢为主,面向深加工企业的窄带钢产品供不应求。而我国大量的窄带钢产品为普碳钢,主要用于焊管及冷弯型钢行业,近年市场供大于求的现象愈趋严重。一方面普通窄带钢产品大量积压,远未发挥出断面小、成本低、转产快且易换品种的特点;另一方面那些规模小、品种多的“微细型”加工企业(如小家电、小五金、制鞋、家俱、玩具、刀具量具等行业)却将每卷20余吨的宽带钢通过碎切作为其产品原料,这不仅使生产成本增加,而且造成资源上的浪费。总之,现有的产品结构对国家、对生产企业和深加工企业均不利。因此,窄带钢生产企业必须根据市场需求调整、优化产品结构,不断开发焊管、冷弯型钢行业以外的用于深加工的新品种,填补窄带产品的市场空白。就目前市场状况,窄带钢产品结构的调整可从两方面进行:一是大力开发优质碳素钢、低合金钢、深冲钢、不锈钢等新品种;二是大力开发薄、宽规格的新产品,在使产品厚度达到1 21 5的同时,改善带钢的表面质量,从而替代冷轧产品。产品结构调整后的市场及效益分析近年来我国热轧宽带钢生产发展很快,窄带产品是否淘汰尚有不同看法。若能充分发挥窄带钢小而全、成本低、品种多的特点,以“开发新产品、质量上档次、拓展新领域”为宗旨,通过必要的技术改造措施,及合理调整产品结构,则窄带钢产品会与宽带钢长期共存。热轧宽带钢轧机虽装备水平高,生产规模大,但与窄带相比生产成本相对较高。粗略计算,将热轧宽带钢纵切后的窄带钢产品,其加工费用约400元/以上;而热轧窄带钢的加工费用仅为200250元/1;热轧宽带钢采用的连铸板坯也比热轧窄带钢的连铸方坯及矩形坯的费用高;宽带钢经纵切造成的成材率损失也将增大其生产成本。此外,热轧窄带钢车间因其设备简单、单位投资低(固定资产原值亦低),从而使带钢的设备折旧等单位固定费用均低于宽带钢。诸如小家电、小五金、刀具量具等“微细型”深加工企业,只要质量能满足其要求,采用窄带钢作为原料比宽带钢更合理经济。窄带钢的成材率及产品质量均不如宽带钢,但目前相当多的窄带钢生产线技术改造后成材率已达95%以上(与宽带钢接近),有的甚至达到97%。可见,窄带产品结构的调整能否达到预期目标关键在质量,若能使窄带钢在尺寸精度、表面质量及组织性能等方面均得到明显改善,则其市场必将拓宽,企业效益也将明显提高。 仅以深冲钢(低碳、低硅)、工具钢(锰钢)为例,目前市场售价比普碳钢高约300元/,多获利约100150元/,若企业年产30万,则可增利3000万元。由此可见,窄带钢产品结构合理调整后,不仅能明显提高产品技术含量与附加值,使企业走出困境,还可使我国扁平材的资源配置趋于合理,经济、社会效益均十分显著。1.2.3 产品开发需采取的技术措施深加工企业所需带钢对其组织性能、尺寸精度、表面质量等要求较高,且钢种多为超低碳(低硅)钢、低合金优质钢、高碳钢、高锰钢和低合金高强度钢,市场需求量每年达300万。我国窄带钢生产厂家若能据此调整产品结构,不断开发新品种,则不仅可使我国在钢材资源利用上趋于合理化,而且可降低深加工企业的生产成本,同时也将明显提高窄带钢行业的经济效益。但在窄带钢生产线上轧制上述产品时,需采取相关的技术措施,并需对现有工艺设备进行必要的改造。1轧制力能参数预报系统在宽带钢的热连轧生产中,产品的尺寸精度依赖于自适应厚度自控系统,其轧制力模型在轧制过程中不断地得到修正,从而使带钢尺寸精度得到保证。但在窄带钢生产线上一般不配备这种投资甚大的自适应厚控系统,故目前轧件尺寸的精度控制仍依赖于操作者的经验,致使尺寸精度的命中率不高。特别是在开发低合金、合金优质钢新产品或对尺寸精度要求较高的产品时该问题更加突出。因此准确预报轧制时的力能参数,研究轧机刚度,准确预设辊缝,以提高产品尺寸精度是目前窄带钢企业的当务之急。2控制轧制与控制冷却为使窄带钢生产线具备控制组织性能的能力,需在轧后增加层流冷却装置,并针对不同钢种研究热轧工艺参数、冷却参数对窄带钢组织性能的定量影响,使其性能指标达到宽带钢水平。3高压水除鳞装置与循环水净化系统的应用带钢卷曲方式改造与宽带钢相比,窄带钢产品的表面质量有明显差距,但在窄带钢生产线上安装清除氧化皮的设施及水净化系统的必要性迄今仍未得到足够重视。影响窄带钢表面质量的主要因素除了一次、二次氧化铁皮外,还有带钢在轧后由平到立翻卷过程中对表面的划伤。故为提高窄带钢的表面质量,将目前的立卷改为卧卷十分必要,而且如此改造对层流冷却系统的安装也是必需的。4 在线检测装置因绝大多数的窄带钢生产线很少有(或基本没有)测试装置,故无法对产品质量进行有效控制。对窄带钢生产而言,虽不能要求达到轧制宽带钢的在线检测水平,至少应安装测温、测压、测厚等检测设施。1.2.4结语目前我国扁平材生产与利用在资源配置方面既不平衡也不合理,在这种情况下充分发挥窄带钢小而全、成本低、品种多的特点,通过技术改造,合理调整产品结构,提高产品质量,拓展应用领域,是当前窄带钢企业的发展方向。1.3 冷轧窄带钢连续轧制工艺研究目前国内冷轧带钢生产多为单卷轧制,生产效率低,带卷头尾尺寸波动大,成材率低,一般仅为91%左右,严重制约生产效益的提高。莱芜钢铁股份有限公司特殊钢厂冷轧带钢车间通过技术攻关,将原有一套四连轧机组改造为全连轧机组,改变了传统的单卷轧制工艺,实现了冷轧窄带钢生产的新突破,并取得了理想效果。1.3.1 车间设备状况莱钢特钢冷轧带钢车间始建于1970年,主要生产宽度小于300、厚度2 50 5、卷重1左右的普碳和低合金退火钢带。冷轧车间历经2次改造,四连轧机组于1995年5月投产。该机组设计能力为3 2万/,直流调速传动,电动压下,支撑辊、工作辊液压平衡,被动开卷,配有测速、测厚、测张、测辊缝等自动仪表装置,其中轧制张力形成了闭环控制。车间设备组成及主要参数见表1。表1冷带车间主要设备及其参数1.3.2 改造的可行性(1)形成连续轧制的关键是单卷坯料的对接,目前焊接技术可以满足要求。实验证明,采用自动氩弧焊机不加填焊丝焊接,焊缝和母材的力学性能几乎无差别,只是硬度略有增加(约增加1020)。 (2)形成连续轧制工艺的前提是各工序时间必须匹配。生产中,各工序的分配时间是:上卷开卷0 30,头尾矫直0 15,切头0 15,对焊0 15,冲套2,每卷轧制5。可以看出,轧制前的焊接、冲套等辅助总时间小于每卷的轧制时间(5),这说明可以满足形成连轧工艺的时间要求。如果把焊接前的辅助时间进一步优化,还可以缩短总辅助时间。(3)宽带钢连续轧制工艺为实现冷轧窄带钢连轧提供了借鉴和可能性。1.3.3 连续轧制工艺改造1改造方案拆除原轧机前开卷箱、五辊矫直机等设备,增加开卷、矫直、切头、焊接、夹送、储卷、后张力等装置,以实现单卷坯料的头尾对接和轧制前的坯料储备;在轧机后增设小活套,为不停车卸卷创造条件,从而实现轧机全连续轧制的整体构想。2连续轧制工艺流程连续轧制工艺流程见图1。3设备选型连轧生产线设备选型见表 4轧制工艺参数的调整连续轧制过程比较稳定,不存在穿带和甩尾压下量的调整和轧机升降速过程中的尺寸变化,因此轧制工艺变化不大,只是在压下量分配上略有调整,以适应小规格薄带钢生产。以厚0 5带钢为例,改造前后轧制工艺参数变化见表3。5 效果评价机组改造后,一次试车成功,生产效率和成材率明显提高,成材率提高了2个百分点,就该车间现有生产设备,年可增产成品带钢1万。而且,由于实现了无头连续轧制,产品的内在质量和外观质量都有很大改善,头尾尺寸不均现象大量减少,成品卷径的定尺为后步工序提高质量和工作效率创造了条件。另外,设备故障停机率大大降低,备品备件消耗明显减少。就现有生产规模,年直接经济效益可达300多万元。冷轧窄带钢在连轧机上实现全连续轧制,在全国同行业中尚属首例,为冷轧带钢生产降低生产成本,提高产品质量提供了良好的借鉴。1.4 新生产工艺和主要采用设备介绍1.4.1 冷轧窄带钢生产新工艺采用热轧圆钢经冷轧成窄带钢的加工工艺如下,原材料选用热轧盘条圆钢,经过坯料酸洗(用机械化学方法去除氧化铁),粗轧成半成品带钢并收卷,经过退火处理(采用电热罩式退火炉),精轧检测并收卷、检查涂油和包装,成品入库。其生产工艺流程为:热轧圆钢酸洗粗轧退火精轧检查涂油包装入库。关于生产的设备,以下主要介绍其粗轧和精轧生产线,热处理等设备和工艺不再介绍。1.4.2 粗轧生产线设备和生产情况说明窄带钢粗轧生产线(见图1)主要采用开卷机、二辊轧机、矫平矫直装置、抛光装置、张力辊、收卷机、卸料转台等设备组成。主要步骤如下:热轧圆钢经盘料开卷机开卷、矫平矫直装置矫正、进行抛光处理后,进入第一道轧机,轧机采用二辊轧机。圆钢经过第一次轧制后,通过张力辊均衡张力、矫平矫直装置矫正、进行抛光处理后,进入第二道轧机。圆钢经过第二次轧制,张力辊均衡张力、矫平矫直装置矫正、进行抛光处理后,进入第三道轧机。再经过张力辊、抛光装置、导正轮、收卷机收卷(可轴向移动),收卷后的盘料经卸料转台卸下,粗轧完成。粗轧后的带钢基本尺寸不能达到要求,而且有冷作硬化现象,要进行退火处理,才能再做精轧。这种粗轧生产线的速度可达60120/。通过采用先进的电气设备和机械设备,其生产线速度等参数均可调,以满足不同规格的带钢生产。 图1圆钢粗轧生产线1.开卷机2.矫平矫直机3.抛光装置4.二辊轧机5.张力辊6.抛光装置7.导正轮8.收卷机9.卸料转台1.4.3 精轧生产线设备和生产情况说明粗轧后的带钢要进行退火处理再精轧,生产线(见图2)主要采用开卷机、焊接机、二辊轧机、矫平矫直装置、抛光装置、收卷机、卸料转台等设备组成。主要生产过程如下:粗轧后带钢盘料经热处理送到精轧生产线后,经开卷机开卷后,和上一盘料的料尾进行焊接、侧向矫直、抛光,进入第一道轧机,轧机采用二辊轧机。再进行矫平矫直,抛光,进入第二道轧机。再一次进行矫平矫直,抛光,进入第三道轧机。带钢经矫平矫直后,通过测厚仪、测宽仪检测(检测后发出信号,同时改变轧辊的轧量,主要是微调),抛光,导正轮,收卷机收卷(主动并可轴向移动),收卷后的盘料经卸料转台卸下,精轧生产完成,产出成品。这种生产线的速度可达200/。而德国一公司精轧的生产速度则在280/左右,最高可达400/,同时产品精度完全能达到上述带钢的产品要求,因此这种生产工艺是很可行的。采用这种工艺可以生产出有效长度很长、表面粗糙度很低、四棱边圆角均匀、尺寸精度高、机械性能满足门窗五金件生产使用要求的窄带钢。但是要求原料热轧圆钢材质均匀,断面尺寸变化较小。同时粗轧和精轧生产线可共用,但每次使用时要调整。图2带钢精轧生产线1.开卷机2.焊接机3.矫平矫直机4,6.抛光装置辊轧机7.测厚仪、测宽仪8.导正轮9.收卷机10.卸料转台1.4.4 与传统加工工艺比较(1)由圆钢轧制窄带钢是一种新的工艺,工艺可行,生产设备制造加工容易,投资低。也可以采用旧三连轧或五连轧生产线改造,只要增加少许设备即可。同时生产线可采用自动控制技术形成闭环控制系统,采用、变频电机等对厚度、张力、速度、位置进行控制,以便在闭环系统中产出最好的带钢,这对一些小型轧钢厂来讲可以拓宽产品范围,增加品种。(2)用热轧圆钢轧制成带钢,成形工艺性好,无毛刺、飞边,厚度、宽度均匀,圆角过渡圆滑,平整度和光亮度高,机械性能好。更适合于带钢冲压后的电镀工艺。(3)这种方法与纵剪方法相比更容易实现,特别适应于宽820、厚0.64的窄带钢生产,能做到无废品产生。1.5 窄带钢拉剪边丝（以川投长钢二厂为例）1.5.1 前言川投长钢二厂纵剪机组是为配合 114mm焊管机组生产需要而建设的。然而,随着市场的变化,这套机组的作用发生了变化,基本上是用来生产本厂热轧带钢(宽度B200mm)。剪切这样的一剖二的窄带钢,如果边丝余量(原设计边丝余量6mm)过大,对成材率的影响是相当大的。如何才能降低边丝余量(本厂要求生产2mm边丝余量的纵剪带钢)呢?我们通过分析影响窄带钢拉剪边丝余量的因素,找到了降低拉剪边丝余量的方法,提出了可行的改造方案并实施,达到了预期的目的。1.5.2 影响窄带钢纵剪边丝余量的因素1窄带钢拉剪工艺流程上料开卷切头、尾对接对中拉剪边丝收集(边丝机)分盘成品收集(卷取机)打包下料称重、入库。 2影响边丝余量的因素根据上面窄带钢拉剪工艺流程,可以作出影响拉剪边丝余量的因果图,如图1所示。2.1原料因素我厂热轧带钢执行GB/T816493标准。热轧带钢镰刀弯3mm,宽度同条差1.4mm,毛边凸出部分高度小于宽度允许正偏差之半,凹边小于宽度允许负偏差之半。从实际热轧带钢质量看,符合GB/T816493标准,且热轧带钢宽度按正偏差控制,因而可以用来生产边丝余量2mm的纵剪带钢。2.2操作因素配刀质量、对中调整和收丝作业对边丝余量有很大的影响。我厂管坯宽度公差一般按GB/T816493的纵剪带钢正偏差控制,剪出的带钢宽度基本上在B+0.30mm范围。这样一来,边丝余量相对减小。如果对中调整不当,产生偏移,则剪出的带钢会出现单边挂丝现象,甚至产生不合格品。边丝机收集方式要求边丝不断丝,否则重上丝易出现安全隐患,且影响作业率,因而收丝作业要求边丝余量不能小。2.3设备因素。我厂纵剪窄带钢是采用拉剪方式,对原料质量的要求很高,因此对设备的强度和精度要求更高。首先是对中装置,必须有:1足够的刚性,确保带钢运行平稳;2足够的精度,并且要求调节灵活、方便,确保对中性。其次是边丝机,从边丝机的设计思想来看,主要是针对大纵剪宽带钢而设计的,其要求卷上边丝机的边丝应在3mm以上才不容易被拉断。从实际来看,如果边丝易断,其上丝操作还存在不安全因素,因而,边丝机是生产2mm边丝余量纵剪带钢的一大障碍。2.4工艺因素从拉剪工艺来看,要生产2mm边丝余量的纵剪带钢,必须不用边丝机来收集边丝,而长长的边丝不收集又影响纵剪作业,因而,把边丝碎断成小节来收集是必然选择。设计边丝打断装置是本次课题的一个重点。1.5.3 对策从上面的分析不难看出,要生产2mm边丝余量的纵剪带钢,必须解决三方面的问题:1配刀质量;2对中装置的设计、制造、安装和调试;3边丝打断装置的设计、制造、安装和调试。 1配刀制度严格按工艺操作规程执行。另外,在生产中应根据刀轴间隙、机架刚性和备帽锁紧程度,灵活掌握上、下刀片之间的间隙及上、下刀片重迭量,只有这样才不会产生翻边、粘丝和宽度尺寸波动等不良现象。2对中装置(1)原设计的对中装置由于刚性差,调节不灵活,锁不紧,造成带钢运行窜动大、不平稳,带钢易跑偏(见图2)。 图2原对中装置示意图根据这一情况,我们选用 76mm焊管机组的立辊机架作对中装置主机架,并把4个立辊机架作成整体,增加了对中装置的刚性和强度。另外增设导位装置,使带钢在对中装置和剪切前的运动保持在一定的空间范围,强行减少带钢运行的窜动,保证了带钢运动的平稳性。由于 76mm焊管机组的立辊机架调节灵活、方便,并且锁紧性能好,解决了带钢运行时由于调节不灵,锁紧不好而出现窜动、跑偏现象,保证了对中要求。(2)改造后的对中装置结构如图3所示。该对中装置主要是通过三个方面来实现对中调节的:1通过调节丝杆转动,带动滑动螺母座和其上的侧立辊同时向内或向外的移动,实现固定带钢的目的;2通过调节螺母的转动,使调节丝杆及其上的侧立辊左、右移动来达到找中的目的;3利用压板和锁紧键的紧固,防止调节后的机组跑位,保证了对中的相对稳定。边丝打断装置(1)采用边丝机收集方式根本无法生产2mm边丝余量的纵剪带钢(出双边丝),因而只能采用边丝打断的生产方式。根据焊管外毛刺打断辊的作用原理和剪切生产的实际情况,设计了一套简单实用的边丝打断装置(见图4),不用另加动力就能解决边丝碎断问题。(2)边丝打断装置工作原理如下:将安装了打断刀的刀架固定在隔套上,纵剪时上刀片顺时针转动,下刀片逆时针转动。当打断刀与纵剪刀片重合时,强行将位于打断刀与纵剪刀片之间的边丝挤断,完成断丝的目的。边丝打断应特别注意两点:1是打断刀的强度,其在生产过程中应不易出现蹦刃、钝口为准;2是打断刀与纵剪刀之间的间隙,其安装间隙一般取0.20.5mm为佳,当然具体取值视剪切带钢的厚度而定。 1.5.4 结束语通过生产实践的检验和完善,改造后的设备已能生产2mm边丝余量的纵剪带钢,其产品质量和产量都不低于原来的水平。不但提高了纵剪成材率,而且不用边丝机又减少了电耗、断丝造成的停顿时间和不安全因素,有利于纵剪带钢生产效益的提高。1.6 冷轧窄带钢生产中的废酸综合治理随着人们物质生活水平的提高、旅游产品的开发,钢木家具,塑钢门窗的兴起,冷轧带钢的用量逐年增加。带钢生产中除锈工艺虽然有抛丸、爆破、中性除锈液等生产方法,但中小型冷轧带钢企业,仍采用投资小,成本低,酸洗速度快的硫酸除锈生产方式。使用这种工艺生产,就有一定的废酸排放,随着环境保护力度的加大,废酸治理已成为企业能否生存的首要问题。本文就我校实习工厂带钢生产中废酸治理情况,加以总结,供同行参考。我厂废酸治理前年产冷轧带钢八千吨,带钢酸洗采用硫酸卧式浅槽连续酸洗生产线,硫酸消耗量5/,酸洗工艺为:钢带开卷矫直箱式活套酸洗清洗石灰中和钝化轧制卷取。按上述工艺生产带钢时,也采用石灰处理废酸,但效果不理想,市环保部门抽查不合格,要求我厂制定确实可行的治理方案,并要求九八年底必须做到达标排放,否则,停产治理。我厂根据生产情况,确保酸洗按质按量完成生产任务。确立了降低吨钢酸耗,合理回收再用,有效中和废酸,最终达标(值为69)排放的综合治理方案。1降低吨钢酸耗1 1硫酸除锈机理冷带坯料(热带)表面上有一层氧化铁皮,其成份为:、34、23,这种氧化铁皮与稀硫酸溶液相溶,有溶解、还原,机械剥离和电化学腐蚀反应过程,但其去除热带表面的氧化铁皮的程度是不一样的,影响酸洗速度和质量的因素有:酸液浓度、反应温度、还有基体与酸溶液的接触程度。据资料介绍,由与24反应产生的2,剥离氧化铁皮占总量的78%左右。一般企业都已采用适当的硫酸浓度(1525%),合理的反应温度(6590),然而,铁基体与酸液接触程度易被忽略,而这一点正是影响酸洗生产至关重要的因素,我厂就这一反应条件加以改进。1 2改进措施在酸洗工序的矫直前加入弯辊破磷除磷装置,见图1。图1带钢除磷装置示意图1、2、3、4、5、被动辊6、7主动辊带钢在经过3#、5#辊及4#上下滑动辊时,通过4#辊上下滑动,获得较小的曲率半径(),带钢在较小的曲率半径()下,反复弯曲,带钢表面的氧化铁皮因无塑性而自动剥落,露出铁基体。当单面的延伸系数达0 52%时,可剥离带钢表面氧化铁皮的30%,同时对带钢内的铁基体与稀硫酸充分接触,提供了极好的条件,大大提高了酸洗速度。并且这种改造,只需在原夹送辊前加4只直辊及固定装置,投资小,效果显著。1.6.1 废酸回收再用随着带钢酸洗生产的继续,酸洗槽中的硫化亚铁的浓度逐渐增大,当4浓度超过其溶解度35%时,酸洗速度急剧降低,再添加新酸,效果也不理想,此时,必须更换新液。2 1废酸回收再用机理硫酸亚铁在硫酸溶液中的溶解度,见图2,从图2中可以看出,当酸液浓度不变时,硫酸亚铁的溶解度,随着温度的降低而急剧下降,析出带水的硫酸亚铁晶体。 图2各种温度下4在硫酸溶液中的溶解度12 5%,210%,320%,430%,540%1.6.2 回收再用操作工艺我厂根据每年废酸排放量200情况,投资大型处理设施一时难以解决,因而设置五只地下专用防酸贮水池(见图3)图3废酸回收再用工艺简图先将酸洗槽中不能再用的废酸排入沉淀池中,自然冷却并沉淀氧化铁皮。澄清后通过闸阀排入冷贮池,由于地下温度恒定且较低,当温度降至15以下时,带有结晶水的硫酸亚铁析出,混溶在废液上方,利用冷贮池下方的闸阀排入再用池,经查,硫化亚铁的含量由18%降至13%。此时用耐酸泵抽回酸洗槽,配置新液,通过生产实践,可降低新浓硫酸用量15%。1.6.3 有效中和废酸带钢酸洗生产排出的废酸浓度及排放量是不一样的,酸洗槽排出的废酸值为2左右,排放量较小,带钢出酸洗槽后冲洗处排放的废酸值为5左右,排放量较大。针对上述排放情况,我厂采用有效分类中和方法进行治理。1值为5的量大酸液与带钢生产线中石灰中和池排出的贮水池相溶,再与轧机冷却水相溶稀释,经试纸查验,符合环保要求,排入地下管网。2酸洗槽排出的值为2的酸液,经再用后,量小,采用药物中和法,为不产生过多的中和物,我厂使用工业废碱中和,中和速度快,用试纸查验,分别进行一次或两次中和,达标排放。1.6.4 结语我厂的治理方案,得到了市环保部门的批文认可,并付予实施,经过二年来的自查和环保部门的定期及不定期抽查,完全合格,取得了预想的治理效果,并得到市环保部门废酸治理优良工程的审定。现我厂年酸洗能力达到一万二千吨,酸耗降到3 5/,取得了可观的经济效益和社会效益。2 产品方案的编制 产品方案是指所设计的工厂或车间拟生产的产品名称品种规格状态及年计划产量产品方案是进行车间设计的主要依据,根据产品方案可以选择设备和确定生产工艺.2.1 编制产品方案的原则1) 国民经济发展对产品的要求根据国民经济各部门对产品数量,质量和品种等方面的需要情况即当前的急需,又考虑当前发展的需要,为此,我们必须进行产品的社会调查.2) 产品的平衡 考虑全国各地生产的布局和配套加以平衡3) 建厂地区的条件,生产资源,自然条件，投资等的可能性. 在进行产品方案编制时,要以上三点为依据,全面考虑,三者不可偏废。对于各类产品的分类,编组,牌号,化学成分,品种,规格尺寸及公差,交货状态 ,生产技术条件,机械性能要求,验收规程,实验及包装方法等,均按标准规定,若没有标准,可由生产单位与用户共同订立协议.2.2 计算产品的选择车间拟生产的产品品种,规格及状态组合起来可能有数十种,数百种以上.但是,在设计中不可能对每种合金的每一个品种规格,及状态都进行详细的工艺计算.为了减少设计工作量,加快进度,同时又不影响整个设计质量,可以将各类产品进行分类编程,从中选择典型产品作为计算产品. 1) 有代表性 将所有的各类产品进行分类编组,从每组中找出一种至几种产量较大.产品品种.规格.状态.工艺等特点有代表性，因此,可以从拟生产的所有的合金品种中选出十几种或几千种有代表性的产品,这些计算产品从车间设计总体来说,在合金,品种,规格,状态,产量和工艺特点等方面有代表性. 2) 通过所有的工序指所选的所有计算产品要通过个工序,但不是说每一个计算产品都通过个工序,而是所有计算产品综合来看,若从拟生产的所有产品中应有某工序,而计算产品不通过次工序,在此情况下,就要重选计算产品.还应指出所选典型产品只和为总产量. 3) 所选产品计算产品要与调整相近.4) 计算产品要留一定的调整余量 根据计算产品进行工艺计算,选择设备,确定工艺,确定车间人力与物力的消耗及技术经济指标所获得的结果,应该按所有品种进行设计,和投产后的实际想一致或相接近.因此,编制产品方案,确定计算产品及余量分配及是工艺设计中的主导. 根据设计任务,列出本设计产品方案如下表: 表21产品方案产品名称产 品 规 格产量(t)所占比例厚（mm）宽(mm)长不锈钢窄带0.10.59.016卷10000100%产品方案是车间今后组织生产的依据,因为产品方案,不但决定了车间的类型,同时也决定了车间生产品种的方向,一旦考虑决定,不宜轻易变更,否则就无法组织生产.2.3 产品的技术标准与技术要求产品技术要求是指对产品的牌号,规格,表面质量以及组织,性能等方面的要求1)规格标准:规定产品的牌号,形状,尺寸及表面质量,并且附有供使用参考的有关参数2)性能标准:规定产品的化学成分,物理机械性能,热处理性能,晶粒度,抗腐蚀性,工艺性能及其他特殊性能要求等.3)实验标准:规定做实验时的取样部位,试样形状和尺寸,实验条件以及实验方法等.4)交货标准:规定产品交货,验收时的仓库,标志方法及部位等.2.4 生产方案的选择 所谓生产方案是指为完成设计任务书中所规定的产品的生产的生产任务而采取的生产方法,根据设计规模,产品质量及技术经济指标的要求,考虑当时当地的具体条件,找出合理的生产方案. 生产方案的选择与设备的选择密切相关,二者应同时加以考虑确定生产方案时主要考虑以下几点: 1)金属与合金的品种,规格,状态及质量要求. 品种和规格不同,所采用的生产方案就不同,那么设计的车间就很大差别. 2)年产量的大小 产量不仅决定工艺过程的特点,同时也对设备选择,铸锭尺寸,产品规格有直接的影响. 3)投资,建设速度,机械化与自动化程度,劳动条件,工人与管理人员的数量以及将来的发展3 生产工艺设计冷轧不锈钢窄带:按国家标准GB2598-81,此标准适用于一般用途的不锈耐酸钢及耐热钢的冷轧钢带3.1 产品大纲冷轧不锈钢窄带:按国家标准GB2598-81,此标准适用于一般用途的不锈耐酸钢及耐热钢的冷轧钢带。3.1.1 钢带的分类表31 钢带的分类分法类别规定符号按软硬程度分软钢带R半冷作硬化钢带BI冷作硬化钢带I特殊冷作硬化钢带TI按表面状态分光亮钢带G酸洗钢带S按边缘状态分切边钢带Q不切边钢带BQ3.1.2 品种 (1)钢带厚度以及允许偏差应符合GB2598-81表1规定。(2)钢带长度:钢带应成卷交货。 宽度小于300毫米者,长度不短于6米； 宽度大于等于300毫米着,长度不短于4米。 允许交付长度不小于2米的短钢带,但其数量不超过一批订货总重量的10%。 经双方协议,可供直条(定尺,倍尺)或焊接的特长钢带。(3)切边钢带的宽度允许偏差应符合GB2598-81表2的规定。(4)不切边钢带的宽度允许偏差应符合GB2598-81表3的规定。(5)切边钢带的镰刀弯规定如下: 宽度20-50毫米者,每米不大于3毫米； 宽度大于50毫米者,每米不大于2毫米。(6)硬状态(BI,I,TI)交货的钢带应平直,其不平度应符合GB2598-81表4规定。3.1.3 技术条件(1)钢带由下列钢号制造,钢的熔炼化学成分和成品钢带的化学成分允许偏差应符合GB1220-75不锈耐酸钢技术条件和GB1221-75耐热钢技术条件的规定。(2)钢带交货状态的机械性能应符合应符合GB2598-81表5的规定。(3)半冷作硬化,冷作硬化和特殊冷作硬化奥氏体钢带,应作反复弯曲试验。厚度大于0.2毫米的钢带,弯曲次数不少于2次；厚度小于等于0.2毫米的钢带,弯曲次数不少于3次。试验结果,钢带表面不得产生裂纹,分层,或断裂的现象。试验时,钳口半径应为钢带厚度的5倍。供方如能保证,可不进行试验。(4)根据需方的要求, 0Cr13、 1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13软态钢带可作180度冷弯试验,弯曲处的外面及侧面不得有裂缝和分层。弯心直径等于钢带的厚度。(5)用0Cr18Ni9, 1Cr18Ni9, 2Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti, 2Cr13Mn9Ni4钢制造的钢带,应作晶间腐蚀试验. 1Cr18Ni9Ti用T法进行试验,其余钢号用L法进行试验。(6)钢带表面按光亮,酸洗两类分组，表面质量应符合GB2598-81表6的规定。(7)根据需方要求,钢带表面可以进行抛光,其表面质量及光洁度等级由双方协议规定。(8)钢带的边缘应平整。切边钢带的边缘不允许有深度超过宽度公差一半的切割不齐和大于钢带厚度公差的毛刺；不切边钢带不允许有大于宽度公差的裂边。(9)如有特殊要求(机械性能,物理性能,金相性能,表面质量等),由供需双方协议规定。3.1.4 验收规则和试验方法(1)成品钢带应成批验收,每批由同一炉罐号,同一热处理炉次,同一尺寸,同一供应状态和同一表面组别的钢带组成。(2)钢带应逐根检查表面和测量尺寸。表面用肉眼检查。厚度尺寸用通用量具在钢带的下列规定部位测量: 切边钢带应在距边缘大于5毫米处测量； 不切边钢带应在距大于10毫米处测量。(3)测量钢带的镰刀弯时,将钢带的受检部分放在平面上,用1米长的直尺靠贴钢带凹侧,测量钢带与直尺之间的最大距离。(4)测量钢带的不平度时,将钢带的受检部分放在检验平台上,由平面算起,测量最大高度。(5)拉力试验按GB228-76金属拉力试验法在钢带原厚度的纵向长比例式样上进行。式样宽度为10毫米,其余尺寸按该标准附录2的规定,分带头和不带头的两种。带头式样两头部轴线与标距部分轴线间的偏差不大于0.5毫米。进行仲裁试验时,采用带头式样。根据式样的横截面积计算出式样长度,可化为整数,应符合GB2598-81表7的规定。(6)拉力,反复弯曲,冷弯,晶间腐蚀试验及化学分析应符合GB2598-81表8的规定。(7)如有某一项试验结果不合格,则从同一批中再取双倍数量的式样进行该不合格项目的复验。复验结果(包括该试验所要求的任一指标)即使有一个指标不合格,则整批不得交货。此时,供方应逐根检验,仅将检验结果合格的提交验收。3.1.5 包装,标志和质量证明书包装,标志和质量证明书应符合GB247-80钢板和钢带验收验收包装标志及质量证明书的有关规定.3.2 关于所选钢种2Cr13的特性性能钢号主要化学成分（%）CMnSiCr2Cr130.160.240.800.6012143.2.1 主要特性 碳含量高，渗透性好，一般经油淬或空冷后即可得到马氏体组织，因而具有良好的强度，硬度和耐磨性，切削性能好，是不锈钢中机械性能最高，切削性能较好的钢组。同时在各种条件下具有磁性，消震性能优良，导热性能好。但缺点是耐蚀性较其他类型不锈钢低，可焊性差，在370560回火温度范围内有第一回火脆性倾向。3.2.2 用途组织类型钢号热处理淬火温度冷却剂回火温度冷却剂马氏体2Cr1310001050油、水660770油、水、空气机械性能（不小于）退火或回火状态bs（%）（%）ak（J/cm2）HB不大于压痕直径mm不小于N/mm2647441165578.51974.34 加工工艺流程由于成品厚度为0.100.5mm，宽度为9.0016mm，产品成卷交货。根据其规格特点及2Cr13不锈钢性能，我们选取较宽带钢为原料，采用轧到成品厚度后纵剪生产所需要宽度产品。5.1 生产工艺流程图对于不锈钢而言,生产工艺流程如下:热轧卷坯热处理酸碱洗检修磨冷轧热处理碱酸洗 平整抛光 (剪切)检查分类包装入库5.2 工艺简介5.2.1 热处理不锈钢原料进行的热处理叫预处理,对奥氏体和奥氏体-马氏体进行淬火处理，以使碳化物全部溶解，取得均质的奥氏体；对马氏体、铁素体和马氏体铁素体类钢进行退火处理，以使晶粒度均匀和组织稳定。5.2.2 碱酸洗不锈钢氧化铁皮内含有Cr2O3和尖晶石FeOCr2O3，这些氧化物实际不溶于酸。由于氧化铁皮结构与碳钢氧化铁皮不同，因而去除氧化铁皮方法也不同，主要有酸洗法，碱酸洗法，氢化钠洗发及电解法等。5.2.3 冷轧不锈钢冷轧窄带主要可以用四辊冷连轧机进行轧制，轧制过程中，为了保证和改善产品的表面质量以及为了降低材料的变形抗力和易于压下，需施加工艺润滑剂和较大张力。5.2.4 中间热处理：经数道轧制后，材料产生了强烈的加工硬化，必须经过热处理使之软化并恢复良好塑性才能继续轧制，对不锈钢而言，中间热处理主要表现为淬火和退火处理.5.2.5 精整平整、剪切、检查、涂油、包装和入库等工序统称为精整工序。除了轧制状态和退火状态交货的冷轧窄带钢以外，其他成品退火后的产品均须进行平整。平整的目的是通过小压下率轧制（一般=15%）来消除屈服平台(深冲带钢)，通过在一定范围内改变压下率来控制成品带钢具有不同的力学性能水平，以及进一步提高和改善成品的厚度精度，板形质量和表面质量等。平整机一般采用四辊和二辊轧机。 对冷轧窄带钢来说，切头尾一般为手工剪切。本设计为切边带钢和须进一步剪窄的带钢，所以必须在纵剪机上进行切边和分条。 检查合格后，为了防锈，一般要进行涂油、包装。5 加工工艺6.1 热处理（预先热处理） 对于2Cr13不锈钢来说，对坯料应作预先热处理，以获得适于冷轧的可塑性组织，退火热处理使用的最广泛。在轧制中,由于产生强烈的变形从而使材料发生加工硬化,为了便于继续轧制,应该进行中间退火处理.轧制结束后,为了保证材料的性能,一般也需要进行成品退火热处理。以中间热处理而言,冷轧窄带钢轧制过程中的最大特点就是产生加工硬化，为了便于进一步轧制，需进行中间退火。 冷轧窄带钢轧制过程中的最大特点就是产生加工硬化，为了便于进一步轧制，需进行中间退火，对于2Cr13不锈钢而言，退火温度应为750。6.1.1 退火原理 所谓退火就是将钢加热到一定温度，并保持一定时间，而后缓慢冷却至室温的一种热处理方式。在退火过程中将发生回复、再结晶及晶粒长大等结构上的变化。从热力学角度上看，退火就是提高金属材料内部的热力学稳定性，从而保证所需求的性能指标。6.1.2 热处理设备 热处理设备有多种形式,比较常用罩式炉(可分为紧卷式和松卷式两种).因设计需求年产10000吨窄带，为提高产量，我们选用连续式热处理炉。6.1.3 热处理工艺对不锈钢冷带进行热处理，是为了消除冷轧后的加工硬化，是成品不锈钢带达到所规定的力学性能和物理性能。各类不锈钢冷带所采用的主要热处理方式是：固溶处理和退火。1）固溶处理：把钢和合金加热到适当的温度并经过充分的保温，使钢和合金中的某些组成物溶解到基体中去形成均匀的固溶体，然后迅速冷却，使溶入的组成物保存在固溶体中，这种热处理操作叫做固溶处理。固溶处理可以改善钢和合金的塑性和韧性，并为进一步进行沉淀硬化处理准备条件。固溶处理的另一目的是保证钢的抗蚀性。 2）退火：2Cr13马氏体不锈钢含铬量不低于12%，热处理基本上同于碳素钢和一般低合金钢。热处理后所能达到的最高硬度和强度取决于含碳量，其退火温度约为750。6.1.4 热处理缺陷 主要有粘结、氧化和力学性能不合。6.1.5 保护气体 带钢在进行光亮退火时，炉内气氛应能防止退火时发生化学变化，保护气体中有利于碳氢化合物完全燃烧和部分燃烧所生成的气体。对连续式炉，本设计采用氮氢混合气为保护气。6.2 酸碱洗 冷轧窄带钢的坯料为热轧窄带钢和经分条的热轧窄带钢。热轧带钢的表面覆盖着一层氧化铁皮，其量可达3555g/m2，厚度为7.515m，甚至可达20m，现代化热连轧机生产的带钢也达10m，为了保证成品表面质量，降低力能消耗，减少轧辊磨损和有利于下步加工（如镀层、喷涂等），冷轧前必须去除这层氧化铁皮。 2Cr13不锈钢氧化铁皮内含有氧化铬Cr2O3和尖晶石FeOCr2O3，这些氧化物实际上不溶于酸。由于氧化铁皮结构和碳钢氧化铁皮不同，因而去除氧化铁皮的方法也不同。6.2.1 酸洗的种类 不锈钢去除氧化铁皮的方法有酸洗法，碱酸洗法，氢化钠法及电解法等。本设计采用碱酸洗法。 首先对坯料进行碱洗，然后进行酸洗，工序如下： 1）在450550的NaOH和NaNO3中处理。使氧化铬Cr2O3和尖晶石FeOCr2O3生成了溶于水的铬酸钠，同时降低了氧化铁被氧化成高价氧化铁，由于体积变化，铁皮变的疏松。所以碱洗的目的，是对氧化