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摘要:本文介绍了影响冷轧板带的酸洗质量的几方面原因。详细讲述了针对这几方面问题的解决方案及实施方法。重点介绍了喷酸压力与板带速度﹑宽度﹑厚度相匹配的数学模型的建立过程。
关键词:排放废酸 供应再生酸 数学模型 分析仪 漂洗 改造
一、前言
冷轧厂酸轧线包括酸洗﹑轧机﹑酸再生﹑磨辊间。酸洗采用紊流槽盐酸酸洗技术,包括酸洗﹑漂洗﹑烘干等;轧制工艺采用5机架6辊(CVCplus6)串列式冷轧机,机组出口最大速度可达1250m/min,并具有最新的板型检测调节装置和轧辊凸度连续可变的调节技术;出口采用卡伦赛卷取机。工艺机械设备由SMS-D提供,电气设备及软件由Siemens供给。
二、问题的提出
公司要求作为科技含量高﹑工艺先进﹑控制复杂的冷轧厂,要产出高精度﹑高质量﹑高规格﹑高利润的让客户满意的名牌产品,打造出邯钢的金饭碗。随着外方人员全部撤离后的一个月,生产暴露出一些问题,其中包括板带的酸洗质量不好,尤其是板带速度变化时,欠酸洗或过酸洗严重,严重影响板带质量,成本增加,效益下降。
三、 问题的分析
板带表面的酸洗效果好坏,取决于再生酸的浓度,喷到板带的酸的温度,压力,酸洗后的漂洗烘干等工艺。对应现实情况,通过仔细观察,认真分析,查阅资料,集中讨论,总结出主要有以下几点:
3.1 排放废酸和供应再生酸问题
3.1.1不能自动排放废酸和供应再生酸。酸洗与酸再生之间的废酸排放和再生酸供应,原来调试时Siemens和Andritz只实现手动供应与排放,没有实现自动化,只通过以太网传输几个数据,作为参考。
3.1.2 铁离子浓度分析仪存在问题。由于铁离子浓度分析仪计算不准确,造成酸罐酸浓度不确定。若铁离子浓度比实际偏低,则酸性减小,酸洗效果差,欠酸洗;若铁离子浓度比实际偏高,则酸性增大,排放废酸再生,在脱硅的溶解罐中和铁反应,会产生大量的氢气,发生爆炸。故分析仪的转换模型必须准确。
3.1.3 供应再生酸的条件有误。当3#罐液位低于10m3,需要补充新酸,这时出现问题。虽然1#﹑2#﹑3#各罐之间是级联的,但罐与罐之间分别由手动和自动阀隔开,若其中一个阀误关闭,三个罐液位就相差很大,此时只看3#罐液位的高低来决定是否启动或停止供应新酸,会发生事故。
3.2 喷酸压力与板带速度不匹配
板带常出现欠酸洗或过酸洗。当盐酸浓度﹑温度一定时,板带表面的酸洗效果主要取决于喷洗到板带表面酸的量。喷嘴压力随板带的速度﹑宽度﹑厚度的变化而变化。板带在0～220m/min速度范围﹑930～1680mm宽度范围﹑1.5～5.0mm厚度范围内变化。SMS-D只给了三个不同压力给定值,显然不能满足。出现欠酸洗或过酸洗就不足为奇了。SMS-D在紊流浅槽酸洗工艺,利用变频泵控制喷酸技术上,没什么太成熟的经验,不能提供合适的数学模型,故建立准确的数学模型势在必行。
3.3 漂洗不彻底
在漂洗段对板带上附着的酸清洗不净,残留的酸会腐蚀钢板,形成锈斑,影响质量。造成这些影响除机械设备原因外,还有电气原因,如漂洗槽液位检测误差大,电导率和PH分析仪检测不准,漂洗水泵常跳闸,脱矿水供应不及时等。
3.4 烘干效果不好
板带常带水滴,其原因是热风机的电机功率小,使热风量弱,影响烘干效果。
四、改造方案的确定及实施
4.1 废酸排放和再生酸供应
4.1.1 铁离子浓度分析仪
解决排放废酸和供应再生酸问题,首先解决铁离子浓度分析仪不准确问题。每天定时采样5次废酸,记录下当时的电导率、温度、密度,再拿到化验室化验出其铁离子浓度。以一星期的数据为依据分析,修改其数学模型。
4.1.2 废酸排放
修改废酸阀(HE17-YVL)和废酸泵(1P05和1P06)的设备程序,增加一些有关的连锁条件。当1#罐的铁离子浓度大于110g/l 且1#罐液位不低于8.5m3时,废酸阀打开,废酸泵启动,排废酸开始;若其中一个条件不满足,则废酸泵停止。同时在HMI画面上增加手动设定的定量废酸排放。比如设定排放2 m3,点击Start,则废酸阀自动打开,废酸泵自动启动,废酸流量计(HE16 BQ)开始计量。当累积达到2 m3时,废酸泵自动停止,废酸阀自动关闭。若在排废酸过程中,累积值未达到设定值2 m3时,点击Stop则废酸泵立即停止,废酸阀延时2秒关闭,排废酸工作暂时停止。若再点击Start,则排废酸工作继续,累积值在暂停时值的基础上继续累积,直到达到设定值2 m3才停止。
4.1.3 供应再生酸
修改供应再生酸的连锁条件。根据工艺要求,供新酸要同时考虑1#和3#罐的液位(H1和H3),当H1或H3任意一个小于10m3时,自动打开供应新酸阀(HK07-YVL),同时发出供应新酸请求信号,若酸再生允许供酸,则酸再生的供酸泵(P5411或P54 12)会自动启动,供酸开始。当H1和H3都大于15m3时,发出停止供酸请求,延时10s后,P5411(或P5412)停止,再延时10s后,供应新酸阀关闭。这一切全部自动进行。
4.2解决喷到板带表面酸的压力与板带速度不匹配问题,建立准确的数学模型避免出现欠酸洗或过酸洗
同工艺人员一起仔细观察研究,查阅国内外有关资料,分别从与喷酸压力有关的板带速度(V)﹑宽度(B)和厚度(H)入手。
4.2.1 喷酸压力与板带速度(V)关系式:
根据喷酸压力与板带速度平方成正比例关系可得:
P1=βV2⑴
4.2.2 喷酸压力(P)与板带宽度(B)关系式:
根据喷酸压力与板带宽度成一次函数关系(见图所示)可得:
P2=K2+γB⑵
4.2.3 喷酸压力与板带厚度(H)关系式:
根据高等数学中的傅立叶级数展开公式:
F(x)=a0+a1x+a2x2+•••+anxn
这里我们以板带厚度(H)为变量代入得:
P(H)= a0+a1H+a2H2+•••+anHn
考虑到厚度变化范围不是太大(1.8～5.0mm),故只取前面三项即可。
P3=a0+a1H+a2H2 ⑶
将相关式⑴﹑⑵﹑⑶相加得到压力值
P = P1+ P2+ P3
= βV2+( k2+γB)+ (a0+a1H+a2H2)
= (k2+ a0)+βV2+γB+ a1H+a2H2 ⑷
令α= k2+ a0
δ=a1; ε=a2
将系数换成希腊字母⑷式则变为:
P=α+βV2+γB +δH+εH2⑸
其中单位:V为m/min; B为m;H为mm。
通过程序实现,反复试验,最终找出喷酸压力与板带速度﹑宽度﹑厚度相匹配的数学模型。
又考虑三个酸槽,且每个酸槽有入口和出口喷嘴这些压力要求不一样,但各自只相差一个恒定数值,因此只在数学模型得到的压力值基础上加减一个常数即可。设数学模型得到的压力为Pmin,则:
P1入=Pmin+C1
P1出=Pmin+C2
P2入=Pmin+C3
P2出=Pmin+C4
P3入=Pmin+C5
P3出=Pmin+C6
注:单位均为bar
4.3 解决漂洗不彻底问题
板带通过漂洗段后,这些问题直接形成残留的酸会腐蚀钢板,形成锈斑,影响质量。
从电气方面分析,造成板带洗不净而残留少量盐酸的原因主要有:
①﹑漂洗槽液位检测误差大;
②﹑电导率反应不灵敏;
③﹑PH值分析仪检测不准;
④﹑漂洗水泵常跳闸;
⑤﹑供应冷凝水的泵易跳闸,造成冷凝水和脱矿水供应不及时。
对于以上问题,我们逐一找出相应的原因并解决。
4.3.1 检查漂洗槽液位计,发现其信号放大板时好时坏,更换好的信号放大板,重新设定,检测准确。
4.3.2 检查电导率分析仪,发现其检测方式存在问题。于是更改导压管,更换电导率分析仪表。
4.3.3 检查PH值分析仪,更换其探头,清洗导压管,重新标定。
4.3.4 七台漂洗水泵常跳闸的原因,是管道受振动,使泵出口电接点压力开关接点瞬间被振开,从而连锁跳闸。在泵的设备程序中加上延时5秒钟,可解决此问题。
4.3.5 供应冷凝水的泵(8-P01和8-P02)易跳闸,情况同漂洗水泵,原因和解决一样。修改脱矿水供应阀(HQ04-YVL)的程序。
4.4 解决烘干效果不好问题
干燥机由高压区和低压区两部分组成,由风机供气。高压区只是冷风吹,低压区空气则由蒸汽循环加热系统加热,热空气再用风机吹到板带上,烘干水分。烘干后板带常带少量水滴,检查发现热风机的电机功率小,风量太弱。将75W电机更换为90W电机,并重新整定温度调节装置的P﹑I参数值。
五、结束语
通过以上的改进工作,使板带酸洗的质量有了大幅度提高。废酸排放和新酸供应都实现自动化,避免操作人员误动作而引起事故,同时保证了所用盐酸的浓度,且提高了工作效率。在盐酸浓度﹑温度控制好后,板带在0～220m/min速度范围﹑930～1680mm宽度范围﹑板带1.5～5.0mm厚度范围内,无论变化多大,通过数学模型控制,均没有欠酸洗和过酸洗现象发生,操作人员非常满意。漂洗和烘干效果彻底,提高了成材率,经济效益大幅度上升,为打造精品冷轧板﹑创出名牌,贡献了一份力量,得到分厂和公司的高度赞扬。
(责任编辑:祝峰)
关键词:排放废酸 供应再生酸 数学模型 分析仪 漂洗 改造
一、前言
冷轧厂酸轧线包括酸洗﹑轧机﹑酸再生﹑磨辊间。酸洗采用紊流槽盐酸酸洗技术,包括酸洗﹑漂洗﹑烘干等;轧制工艺采用5机架6辊(CVCplus6)串列式冷轧机,机组出口最大速度可达1250m/min,并具有最新的板型检测调节装置和轧辊凸度连续可变的调节技术;出口采用卡伦赛卷取机。工艺机械设备由SMS-D提供,电气设备及软件由Siemens供给。
二、问题的提出
公司要求作为科技含量高﹑工艺先进﹑控制复杂的冷轧厂,要产出高精度﹑高质量﹑高规格﹑高利润的让客户满意的名牌产品,打造出邯钢的金饭碗。随着外方人员全部撤离后的一个月,生产暴露出一些问题,其中包括板带的酸洗质量不好,尤其是板带速度变化时,欠酸洗或过酸洗严重,严重影响板带质量,成本增加,效益下降。
三、 问题的分析
板带表面的酸洗效果好坏,取决于再生酸的浓度,喷到板带的酸的温度,压力,酸洗后的漂洗烘干等工艺。对应现实情况,通过仔细观察,认真分析,查阅资料,集中讨论,总结出主要有以下几点:
3.1 排放废酸和供应再生酸问题
3.1.1不能自动排放废酸和供应再生酸。酸洗与酸再生之间的废酸排放和再生酸供应,原来调试时Siemens和Andritz只实现手动供应与排放,没有实现自动化,只通过以太网传输几个数据,作为参考。
3.1.2 铁离子浓度分析仪存在问题。由于铁离子浓度分析仪计算不准确,造成酸罐酸浓度不确定。若铁离子浓度比实际偏低,则酸性减小,酸洗效果差,欠酸洗;若铁离子浓度比实际偏高,则酸性增大,排放废酸再生,在脱硅的溶解罐中和铁反应,会产生大量的氢气,发生爆炸。故分析仪的转换模型必须准确。
3.1.3 供应再生酸的条件有误。当3#罐液位低于10m3,需要补充新酸,这时出现问题。虽然1#﹑2#﹑3#各罐之间是级联的,但罐与罐之间分别由手动和自动阀隔开,若其中一个阀误关闭,三个罐液位就相差很大,此时只看3#罐液位的高低来决定是否启动或停止供应新酸,会发生事故。
3.2 喷酸压力与板带速度不匹配
板带常出现欠酸洗或过酸洗。当盐酸浓度﹑温度一定时,板带表面的酸洗效果主要取决于喷洗到板带表面酸的量。喷嘴压力随板带的速度﹑宽度﹑厚度的变化而变化。板带在0～220m/min速度范围﹑930～1680mm宽度范围﹑1.5～5.0mm厚度范围内变化。SMS-D只给了三个不同压力给定值,显然不能满足。出现欠酸洗或过酸洗就不足为奇了。SMS-D在紊流浅槽酸洗工艺,利用变频泵控制喷酸技术上,没什么太成熟的经验,不能提供合适的数学模型,故建立准确的数学模型势在必行。
3.3 漂洗不彻底
在漂洗段对板带上附着的酸清洗不净,残留的酸会腐蚀钢板,形成锈斑,影响质量。造成这些影响除机械设备原因外,还有电气原因,如漂洗槽液位检测误差大,电导率和PH分析仪检测不准,漂洗水泵常跳闸,脱矿水供应不及时等。
3.4 烘干效果不好
板带常带水滴,其原因是热风机的电机功率小,使热风量弱,影响烘干效果。
四、改造方案的确定及实施
4.1 废酸排放和再生酸供应
4.1.1 铁离子浓度分析仪
解决排放废酸和供应再生酸问题,首先解决铁离子浓度分析仪不准确问题。每天定时采样5次废酸,记录下当时的电导率、温度、密度,再拿到化验室化验出其铁离子浓度。以一星期的数据为依据分析,修改其数学模型。
4.1.2 废酸排放
修改废酸阀(HE17-YVL)和废酸泵(1P05和1P06)的设备程序,增加一些有关的连锁条件。当1#罐的铁离子浓度大于110g/l 且1#罐液位不低于8.5m3时,废酸阀打开,废酸泵启动,排废酸开始;若其中一个条件不满足,则废酸泵停止。同时在HMI画面上增加手动设定的定量废酸排放。比如设定排放2 m3,点击Start,则废酸阀自动打开,废酸泵自动启动,废酸流量计(HE16 BQ)开始计量。当累积达到2 m3时,废酸泵自动停止,废酸阀自动关闭。若在排废酸过程中,累积值未达到设定值2 m3时,点击Stop则废酸泵立即停止,废酸阀延时2秒关闭,排废酸工作暂时停止。若再点击Start,则排废酸工作继续,累积值在暂停时值的基础上继续累积,直到达到设定值2 m3才停止。
4.1.3 供应再生酸
修改供应再生酸的连锁条件。根据工艺要求,供新酸要同时考虑1#和3#罐的液位(H1和H3),当H1或H3任意一个小于10m3时,自动打开供应新酸阀(HK07-YVL),同时发出供应新酸请求信号,若酸再生允许供酸,则酸再生的供酸泵(P5411或P54 12)会自动启动,供酸开始。当H1和H3都大于15m3时,发出停止供酸请求,延时10s后,P5411(或P5412)停止,再延时10s后,供应新酸阀关闭。这一切全部自动进行。
4.2解决喷到板带表面酸的压力与板带速度不匹配问题,建立准确的数学模型避免出现欠酸洗或过酸洗
同工艺人员一起仔细观察研究,查阅国内外有关资料,分别从与喷酸压力有关的板带速度(V)﹑宽度(B)和厚度(H)入手。
4.2.1 喷酸压力与板带速度(V)关系式:
根据喷酸压力与板带速度平方成正比例关系可得:
P1=βV2⑴
4.2.2 喷酸压力(P)与板带宽度(B)关系式:
根据喷酸压力与板带宽度成一次函数关系(见图所示)可得:
P2=K2+γB⑵
4.2.3 喷酸压力与板带厚度(H)关系式:
根据高等数学中的傅立叶级数展开公式:
F(x)=a0+a1x+a2x2+•••+anxn
这里我们以板带厚度(H)为变量代入得:
P(H)= a0+a1H+a2H2+•••+anHn
考虑到厚度变化范围不是太大(1.8～5.0mm),故只取前面三项即可。
P3=a0+a1H+a2H2 ⑶
将相关式⑴﹑⑵﹑⑶相加得到压力值
P = P1+ P2+ P3
= βV2+( k2+γB)+ (a0+a1H+a2H2)
= (k2+ a0)+βV2+γB+ a1H+a2H2 ⑷
令α= k2+ a0
δ=a1; ε=a2
将系数换成希腊字母⑷式则变为:
P=α+βV2+γB +δH+εH2⑸
其中单位:V为m/min; B为m;H为mm。
通过程序实现,反复试验,最终找出喷酸压力与板带速度﹑宽度﹑厚度相匹配的数学模型。
又考虑三个酸槽,且每个酸槽有入口和出口喷嘴这些压力要求不一样,但各自只相差一个恒定数值,因此只在数学模型得到的压力值基础上加减一个常数即可。设数学模型得到的压力为Pmin,则:
P1入=Pmin+C1
P1出=Pmin+C2
P2入=Pmin+C3
P2出=Pmin+C4
P3入=Pmin+C5
P3出=Pmin+C6
注:单位均为bar
4.3 解决漂洗不彻底问题
板带通过漂洗段后,这些问题直接形成残留的酸会腐蚀钢板,形成锈斑,影响质量。
从电气方面分析,造成板带洗不净而残留少量盐酸的原因主要有:
①﹑漂洗槽液位检测误差大;
②﹑电导率反应不灵敏;
③﹑PH值分析仪检测不准;
④﹑漂洗水泵常跳闸;
⑤﹑供应冷凝水的泵易跳闸,造成冷凝水和脱矿水供应不及时。
对于以上问题,我们逐一找出相应的原因并解决。
4.3.1 检查漂洗槽液位计,发现其信号放大板时好时坏,更换好的信号放大板,重新设定,检测准确。
4.3.2 检查电导率分析仪,发现其检测方式存在问题。于是更改导压管,更换电导率分析仪表。
4.3.3 检查PH值分析仪,更换其探头,清洗导压管,重新标定。
4.3.4 七台漂洗水泵常跳闸的原因,是管道受振动,使泵出口电接点压力开关接点瞬间被振开,从而连锁跳闸。在泵的设备程序中加上延时5秒钟,可解决此问题。
4.3.5 供应冷凝水的泵(8-P01和8-P02)易跳闸,情况同漂洗水泵,原因和解决一样。修改脱矿水供应阀(HQ04-YVL)的程序。
4.4 解决烘干效果不好问题
干燥机由高压区和低压区两部分组成,由风机供气。高压区只是冷风吹,低压区空气则由蒸汽循环加热系统加热,热空气再用风机吹到板带上,烘干水分。烘干后板带常带少量水滴,检查发现热风机的电机功率小,风量太弱。将75W电机更换为90W电机,并重新整定温度调节装置的P﹑I参数值。
五、结束语
通过以上的改进工作,使板带酸洗的质量有了大幅度提高。废酸排放和新酸供应都实现自动化,避免操作人员误动作而引起事故,同时保证了所用盐酸的浓度,且提高了工作效率。在盐酸浓度﹑温度控制好后,板带在0～220m/min速度范围﹑930～1680mm宽度范围﹑板带1.5～5.0mm厚度范围内,无论变化多大,通过数学模型控制,均没有欠酸洗和过酸洗现象发生,操作人员非常满意。漂洗和烘干效果彻底,提高了成材率,经济效益大幅度上升,为打造精品冷轧板﹑创出名牌,贡献了一份力量,得到分厂和公司的高度赞扬。
(责任编辑:祝峰)