冷轧汽车板生产PPT演示课件

冷轧汽车板生产,1,主要内容,第一章绪论第二章酸洗第三章冷轧第四章热处理,2,第二章酸洗,2.1连续式酸洗机组概述2.2带钢表面氧化铁皮2.3酸洗原理与影响酸洗的因素2.4现代连续式酸洗机组的工艺与设备2.5推拉式酸洗2.6带钢酸洗技术的新发展,3,2.1连续式酸洗机组概述,热轧带钢酸洗的必要性：1)在大压下量的条件下轧制，氧化铁皮会压入带钢的基体；影响冷轧板表面质量和加工性能，造成废品；2)氧化铁皮破碎后进入冷却润滑轧辊的乳化液系统，会损坏循环设备，缩短乳化液的使用寿命；3)损坏表面粗糙度很低、价格昂贵的冷轧辊。,酸洗设备的形式：半连续酸洗机组、连续卧式酸洗机组、连续塔式酸洗机组,4,2.1.1半连续酸洗机组(推拉式酸洗机组),操作过程：带钢板卷经开卷机开卷后，随之进入矫直机矫直带钢，以保证带钢顺利通过机组，被矫直的带钢经酸洗槽内的酸液除掉其表面的氧化铁皮；随后进入清洗槽，以除去带钢自酸槽中带去的残酸，再经过热风烘干装置将其表面烘干，最后经过剪切、切掉头尾舌头并在卷取机上卷成带钢卷。,5,半连续酸洗机组没有头部的剪切机(拉矫机)、焊接机、活套车(活套坑)等设备，而且输送辊道和拉料辊的数目也比连续酸洗机组少得多，机组的机械设备压缩到了最低限度，因而造价便宜；同连续酸洗机组相比，半连续酸洗机组设备的简化，大大缩短了机组的长度，减少了占地面积，提高了机组的生产率，并简化了操作，同时生产的带钢品种也较多。得到了一定程度的推广应用。缺点：不能并卷。冷轧厂生产能力小时，可以采用。,6,2.1.2连续卧式酸洗机组,带钢连续地通过盛有酸液的酸洗槽。为了使过程连续，将后一卷带钢的端头与前卷带钢的尾端焊接起来，再从酸洗槽通过，待带钢卷到一定的重量，切断带钢，并把卷成的带钢卷卸下。,连续式机组的三个组成部分(三段)：1)原料准备段：上料、拆卷、破碎带钢表面氧化铁皮、矫直、切头切尾、焊接、光整；2)酸洗工艺段：拉矫、酸洗、漂洗、烘干；3)酸洗成品段：剪边、涂油、卷取及卸下带钢卷。,7,操作过程：被送到机组的带钢卷经带有弯曲辊、给料装置和五辊矫直机的开卷机将带钢端头拆开、矫直并被送入铡刀剪刀切掉带钢头尾，再将切完头尾的带钢送入闪光对焊机，将前后两条带钢的端头焊接起来，焊接处的焊缝通过焊机自身的光整机(拉刀)进行光整，然后拉料辊将带钢送入头部活套车(坑)中贮存，以备酸洗工艺段生产。,8,酸洗过程贮存在头部活套内的带钢由拉料辊拉出，并被连续地送入酸洗槽进行酸洗。酸洗后清除掉氧化铁皮的钢板在漂洗槽中经高压水冲洗、毛刷刷洗除去带钢自酸洗槽中带出的残酸，再进入烘干装置将带钢表面烘干，而后经拉料辊将带钢送入尾部活套之中。贮存在尾部活套内的带钢经拉料辊拉出，然后送入圆盘剪进行剪边。被剪下来的毛边用圆盘剪下方的碎边剪剪碎，装箱集中运走。剪边的带钢经涂油机涂油后，最后由浮动式张力卷取机将带钢卷成钢卷。当钢卷卷到规定重量时，则使用尾部的剪切机将带钢切断。被切断的带钢卷好之后，经打捆，并用步进式或链式运输机送入轧钢工段，以进行冷轧生产。盐酸作为酸洗介质在卧式酸洗机组普遍采用。在高速机组上除安装有2台开卷机、2台圆盘剪、大储量的活套装置、2台卷取机之外，还配有计算机，以控制机组的整个工艺操作。,9,10,2.1.3连续塔式酸洗机组带钢连续在立式塔中运行时，将热盐酸溶液喷射到带钢表面，以去除带钢表面氧化铁皮的酸洗方法。带钢在塔内由下而上，然后再由上而下运行一个或几个来回，形成所谓的单套或多套连续塔式酸洗。塔式酸洗机组的头部和尾部设备的组成和参数，一般与卧式酸洗机组没什么区别。机组中部有酸洗段、清洗段和干燥段。酸洗段有单套塔、双套塔和多套塔等形式，一般采用单套酸洗塔或双套酸洗塔，单套塔允许高度较高，双套塔一般都在30m以下。下图为典型的单套盐酸塔式酸洗机组。酸洗塔像一个竖井，由几个塔节组成，塔节用工程塑料或者玻璃钢制成，塔顶上有塑料或者玻璃钢盖。在单套塔中，为使被酸洗的带钢能垂直运动，在塔的上部装有一个衬胶的导辊，下部则有2个导辊。在塔的第3-5节上装有带孔的管道，酸液从孔内喷射到带钢表面上。塔的下部与收集槽连在一起，酸液从带钢上流入槽内，收集槽同样是用工程塑料或者玻璃钢制成。在带钢的入口处或者出口处，设有吹风装置，用以清扫带钢表面残酸或者防止落下的酸液向塔外飞溅。塔内由抽风机造成负压，以保证塔内具有良好的密封性能，不使酸雾外溢。,11,12,在酸洗参数相同的条件下，喷射时间要比浸泡酸洗时间缩短一半(左图)喷射到带钢表面上酸液压力越大，酸洗效果越好(右图)。,13,塔式连续酸洗机组的缺点：1)中部有一个高高的酸洗塔，塔式吊车无法通过，使中部的一些设备和塔身维修不方便，增加了检修时间；2)塔内的带钢对中比较复杂，尤其是有镰刀弯的带钢，而且塔越高对镰刀弯的要求也越高；3)带钢在塔内断带时，重新穿带困难；4)带钢在较高的塔内运行时，往往会产生较大的摆动，有时还会打坏喷酸的喷嘴。,14,2.2带钢表面氧化铁皮,氧化铁皮是金属在加热、热处理或者在热状态下进行加工时形成的一层附着在金属表面上的氧化物。由于金属的成分、表面温度、加热和冷却制度、周围介质含氧量等因素的不同，氧化铁皮的成分和结构也因之而异。在从成品机架出来的带钢表面上，铁原子首先与空气中的氧原子结合形成第一层氧化物，这层氧化物可能是致密的Fe3O4,或者是疏松的FeO。氧化铁皮的形成及长大速度与温度有关：高温下形成特别强烈，当温度低于600C，氧化铁皮的形成实际上已经停止。,15,16,带钢经高温处理后，在其表面产生的氧化铁皮是各种相的混合体。如果钢板表面氧化时，温度大于570并有过量氧气，而随后又是相当快的冷却，则一般氧化铁皮将由三层组成，直接附着在钢铁表面的一层是富氏体(FeO和Fe3O4固溶体)，再上面一层是Fe3O4,最上面一层是Fe2O3。氧化铁皮一般都是这三层结构。,氧化温度对氧化铁皮成分的影响，如果氧化铁皮在570300之间急冷，那么富氏体相来不及分解，在更低的温度下就被固定下来。缓冷是铁皮中富氏体相只是少量存在或完全没有。当加热到1000以上，特别是氧含量有限、水蒸气或碳的氧化物含量较高的情况下，Fe2O3被还原成Fe3O4，即：6Fe2O34Fe3O4+O2。,17,2.2.3影响带钢表面氧化铁皮的因素,*终轧温度及速度的影响铁的氧化过程是：FeFeOFe3O4Fe2O3,随着温度升高，氧化速度也逐渐增大。在600800范围内，生成的氧化铁皮能够很好的阻碍铁及氧原子的扩散，因而，氧化速度反而不再继续增大。当温度超过800时，氧化铁皮阻碍扩散的能力大大降低，因此，氧化速度又迅速增大。,高的轧制速度可以减少带钢在高温中与空气的接触时间，从而也就减少了氧化铁皮的厚度。因此，为了减少氧化铁皮的厚度，热轧带钢应在尽可能低的温度和尽可能高的轧制速度下进行轧制。研究结果表明：获得符合最佳酸洗时间的氧化铁皮，终轧温度应该在850。,18,*冷却速度的影响热轧带钢表面氧化铁皮有三层结构：靠近基铁内层是富氏体，中间为Fe3O4，外层为Fe2O3。其中有利于酸洗的富氏体在575以上是稳定的，在570以下时富氏体中FeO不稳定，并且按照4FeO=Fe3O4+Fe分解，变成Fe3O4和Fe。当温度进一步降低到300以下时，这种转变将趋近于零。如果氧化铁皮在570300间急冷，富氏体将来不及分解并在更低的温度下被固定下来，从而得到有利于酸洗的富氏体结构。缓冷时，铁皮中的富氏体层随着冷速变慢而逐渐减少，因此，带钢在冷却区域冷却速度较慢时，铁皮中的富氏体层只有少量存在或者没有。快冷的方式：输出辊道上喷射高压水；此时，氧化铁皮增厚较快。因此，在水蒸汽气氛中停留时间愈长，形成的氧化铁皮就愈多，而FeO的含量却减少，所以，有必要准确地调节喷水段中的冷却速度和尽可能减少在水中的停留时间。,19,*卷取温度的影响卷取温度在600700时，对铁皮层厚度增加没什么太大影响。然而，卷取温度越高，带钢边缘和头尾会生产Fe2O3，不希望出现。进一步降低卷取温度对氧化铁皮厚度没什么影响，但是带钢边部和尾部出现Fe2O3的危险性减小了。同时，富氏体向Fe3O4转化的程度也减小了。卷取温度从700降为600度时，酸洗时间可缩短1015%。为了控制富氏体的转化，带钢应该在相当低的温度下(500550度)卷取，但这样将导致卷取前带钢水冷时间增加，从而引起氧化铁皮厚度不均匀性的增加，Fe3O4将增多，富氏体减少。因此，必须给轧机找出最佳带钢卷取温度，以减少带钢在冷却后富氏体的转化，防止铁皮厚度明显增加。实验表明，在550590度卷取时，带钢上的氧化铁皮最薄，其中的富氏体层较厚，富氏体分解最少，因而酸洗时间能够减少。,20,2.3酸洗原理与影响酸洗的因素,酸洗是用化学方法去除金属表面氧化铁皮的过程，因此，也叫化学酸洗。按照生产方法可以分为：酸法、碱-酸法、氢化物法、电解法。在连续酸洗机组上绝大多数是使用硫酸或者盐酸的酸洗方法。,*硫酸：H2SO4+Fe=FeSO4+H2H2SO4+FeO=FeSO4+H2O,*盐酸：2HCl+Fe=FeCl2+H22HCl+FeO=FeCl2+H2O,21,酸洗机理：,溶解作用在盐酸溶液中酸洗时：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2OFe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2OFeO+2HCl=FeCl2+H2O在硫酸溶液中酸洗时：Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2OFe3O4+4H2SO4=Fe2(SO4)3+FeSO4+4H2OFeO+H2SO4=FeSO4+H2O机械剥离作用Fe+2HCl=FeCl2+H2+Fe+H2SO4=FeSO4+H2+,22,还原作用,金属铁与酸作用时，首先产生氢原子。一部分氢原子相互结合成氢分子，促使氧化铁皮的分离。另一部分氢原子靠其化学活泼性及很强的还原能力，将高价铁的氧化物和高价铁盐还原成易溶于酸溶液的低价铁氧化合物及低价铁盐。在盐酸酸洗中的反应：Fe2O3+2H=2FeO+H2OFe3O4+2H=3FeO+H2OFeCl3+H=FeCl2+HCl在硫酸酸洗中的反应：Fe2O3+2H=2FeO+H2OFe3O4+2H=3FeO+H2OFe2(SO4)3+2H=2FeSO4+H2SO4综上所述，带钢表面上的氧化铁皮是通过以下3种作用而被清除的：1)氧化铁皮与酸发生化学反应而被溶解(溶解作用)；2)金属铁与酸作用生成氢气，机械地剥落氧化铁皮(机械剥离作用)；3)生成的原子氢使铁的氧化物还原成易与酸作用的亚铁氧化物，然后与酸作用而被除去(还原作用)。,23,*影响酸洗的因素氧化铁皮厚度及结构的影响酸洗时间主要取决于氧化铁皮的结构和厚度。当终轧温度大约为850，而卷取温度在550590时，带钢上的氧化铁皮层最薄，其中的富氏体层较厚，富氏体转化量最少，出现Fe2O3的可能性最小，因而这种氧化铁皮最容易酸洗。,24,酸溶液种类的影响带钢的酸洗主要采用硫酸或者盐酸。但他们的不同点是：1)铁的各种氧化物在盐酸中的溶解速度远远大于在硫酸中的溶解速度，因此，盐酸的酸洗速度比硫酸快得多；2)浓度较高时，盐酸主要靠溶解作用去掉氧化铁皮，硫酸则靠机械剥离作用除去氧化铁皮；3)硫酸主要靠提高温度来达到酸洗速度，盐酸主要靠提高浓度来达到高的酸洗速度；4)盐酸对基铁的溶解能力低于对氧化铁皮的溶解能力，而硫酸则相反；因此，盐酸酸洗时铁的损失较低；5)盐酸酸洗的带钢表面质量比硫酸酸洗的要好。,25,尽管如此，生产上长期以来还不用盐酸酸洗。其原因为：,98%的硫酸比36%的盐酸便宜；盐酸的腐蚀性强，对防腐材料的耐腐蚀性有特殊的要求，同时，盐酸贮存和运输不如硫酸方便；废酸处理问题没有解决。,1959年，奥地利鲁兹那公司发明了一种盐酸废液回收方法，以及新的耐酸材料的出现，和硫酸与盐酸价格发生了变化，盐酸洗液在新建或者改建的酸洗机组上得到了广泛的采用。,26,酸溶液浓度和温度的影响,硫酸浓度在25%时，具有最大的酸洗速度；不论硫酸浓度如何，提高酸液温度对减少酸洗时间都有明显的影响；温度的升高比提高浓度具有更突出的影响；用硫酸酸洗时，一般采用高的温度和2025%浓度的硫酸这一酸洗条件，使机组发挥较大的能力。,27,盐酸酸洗时，提高酸液的浓度和温度也同样能够增加酸洗速度；提高浓度对酸洗速度的影响，盐酸远大于硫酸；提高温度对酸洗速度的影响，盐酸略小于硫酸。,28,由于带钢在盐酸溶液中的酸洗速度远远大于在硫酸溶液中的酸洗速度，因此，近年来世界各地新建或改建的高效率酸洗机组中普遍采用盐酸溶液作为酸洗介质，而不用硫酸溶液作为酸洗介质。但这不是说硫酸酸洗被完全淘汰，采用何种酸洗需要考虑机组产量和国情条件来定。FeSO4是一种很好的化工产品，可从硫酸酸洗液中得到。,29,酸溶液中铁盐含量的影响硫酸酸洗时，基铁和氧化铁皮与硫酸作用生产硫酸亚铁，酸液浓度降低，硫酸亚铁浓度逐渐升高。当酸液中的铁盐含量超过其溶解度时，硫酸亚铁就析出并附着在带钢的表面，阻碍了酸与氧化铁皮的接触，降低了酸洗速度。,当酸液浓度较低(10%)，FeSO4含量在80g/L以下时，如果铁盐含量增大，则酸洗速度急剧降低；而当铁盐含量超过80g/L时，铁盐含量再增大，对酸洗速度没有明显的影响(图2-19)。硫酸溶液浓度较高时(1520%)，溶液中的亚铁盐含量对酸洗速度几乎没有影响。当酸溶液温度较高时，溶液中铁盐含量虽然对酸洗速度有影响，但没有温度影响那么显著(图2-20),30,硫酸酸洗时，酸溶液中的硫酸亚铁含量大时，酸洗后带钢表面上残留的亚铁酸盐数量也将增多，特别是当含量超过溶解度时，大量的铁盐会使带钢表面编的很脏。,因此，酸洗时酸液中硫酸亚铁绝对不允许超过其溶解度。实际上，为了保证酸洗后带钢表面质量，一般将硫酸亚铁含量控制在低于其溶解度35%的程度。,盐酸酸洗时铁盐含量的影响,31,2.4现代连续式酸洗机组的工艺与设备,32,某冷轧厂连续浅槽盐酸酸洗机组示意图,33,综上所述，酸洗工序的作用是：1)清除热轧带钢表面的氧化铁皮和污垢；2)按产品宽度切除热轧带钢的边部；3)检查并清除钢板表面不利于轧制的缺陷；4)在钢板表面涂防锈剂(油)；5)调节钢卷的重量。总之，盐酸酸洗为下一步的冷轧生产创造了优良条件，它能够保证带钢光洁，使轧机不受损害，从而生产出合格的冷轧带钢。,34,35,确定连续酸洗机组的主要参数应考虑以下几点：1)机组或者车间的全年生产能力；2)处理带钢的品种(钢种、宽度和厚度)；3)酸洗板卷的重量等。一般是根据机组的生产能力，规定酸洗时间。厚度2.22.5mm的带钢，卧式酸洗的平均时间为2730s较为合适；带钢厚度增加，酸洗时间可适当增加。卧式酸洗的温度一般为6090，在温度选择时应注意，在7075以上，每升高1215，酸洗时间减少一半。,36,37,2.5推拉式酸洗,38,2.6带钢酸洗技术的新发展,39,40,41,三种酸洗方式的比较,前提条件：酸的温度相同，相同的带钢；欧洲标准：一般：300200mg/m2带钢；好：200100mg/m2带钢；非常好：10050mg/m2带钢。,4