Способ эксплуатации травильной установки и травильная установка

 

Использование: изобретение относится к способу эксплуатации травильной установки для травления прокатных полос и к конструкции травильной установки. Сущность: травление осуществляют в нескольких расположенных друг за другом травильных ваннах, заполненных кислотосодержащим средством травления, через которые перемещают полосу, в которых по крайней мере сбоку ванны расположены сопла для подачи кислотосодержащего средства травления, при этом осуществляют изменяющееся управление соплами, для чего травильная установка имеет с двух сторон ванны или ванн выше и ниже плоскости прохождения полосы сопла, расположенные перед и после находящихся в ванне донных опорных средств для полосы. 2 с. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил. .

Изобретение относится к способу эксплуатации травильной установки, предназначенной для травления прокатных полос, в частности в нескольких расположенных друг за другом травильных ваннах, заполненных травильным раствором, содержащим кислоту, через которые протягивается полоса и в которой через расположенные по крайней мере сбоку ванны разбрызгивающие сопла подается травильное средство, содержащее кислоту, а также к травильной установке для осуществления способа.

Перед дальнейшей обработкой прокатных полос их поверхность должна очищаться от окалины. К примеру окалина на горячекатаных полосах возникает в виде так называемой вторичной окалины при прохождении через линию чистовой горячей прокатки на охлаждающем рольганге, а также частично в моталке, где полосу наматывают в рулоны. В зависимости от качества материала, окончательной толщины горячекатаной полосы и скорости прокатки окалина достигает различной толщины слоя, а также различного химического состава.

Для устранения окалины до сих пор применяли преимущественно кислотное травление, выполняемое в качестве плоского травления, которое заменяло известное ранее травление в ваннах. Кислотное травление такого рода могло осуществляться в нескольких плоских, расположенных друг за другом ваннах, работающих с применением, например, 18%-ной, предварительно нагретой соляной кислоты. Полоса протягивается через травильную ванну или перемещается через нее, причем слой окалины растворяется в кислоте. Сама кислота при этом в процессе травления обеднялась с уменьшением концентрации, вследствие чего требуется постоянный подвод свежей кислоты.

Из источника [1] , относящегося к плоскому травлению, известен быстрый нагрев полос, при этом обмен сред в пограничной фазе между полосообразным прокатанным материалом и обрабатывающей жидкостью улучшается за счет того, что внутри емкости или ванны для обработки расположен специальный канал для обработки. Он окружает полосообразный прокатный материал и закрывается сверху крышкой. Жидкость для обработки подается через сопла в сопловых балках, расположенных со стороны входа и выхода; со стороны входа разбрызгивающие сопла направлены в сторону перемещения полосы, а со стороны выхода - противоположно направлению ее перемещения. Для поддержки сопловых балок там со стороны входа и выхода под горячепрокатаной полосой могут быть расположены дополнительные боковые сопла для подачи обрабатывающей жидкости или травильного средства. Тем не менее в этом известном решении необходимо слишком много времени для нагрева полосы и, кроме того, обрабатывающая жидкость неравномерно воздействует на полосу.

В известной на практике травильной установке, состоящей из нескольких ванн, кислота вводится в последнюю травильную ванну. Благодаря этому поверхность полосы подвергается окончательной обработке при выходе из травильной установки. Травильное средство из последней ванны перекачивается насосом в противотоке в расположенные до ней ванны, благодаря чему кислота достигает ванны, расположенной перед последней ванной с уменьшенной концентрацией.

Для снижения до минимума времени травления и тем самым для повышения производительности установки для травления или линии для травления особенное значение имеет поддержание достаточного содержания кислоты в зоне контакта между поверхностью полосы и травильным раствором. В процессе травления в зоне контакта возникает обеднение кислоты, которое должно устраняться за счет непрерывного обмена, то есть за счет циркуляции в травильной ванне. В качестве чрезвычайно эффективного может быть распыление соплами травильного раствора через боковую стенку травильной емкости перпендикулярно к направлению перемещения полосы. При плоском травлении, известном из источника [1], ниже зеркала жидкости в емкости для обработки, выше и ниже обрабатываемого материала, с двух продольных сторон ванны расположены сопла, которые направляют обрабатывающую жидкость встречно и под углом к обрабатываемой полосе. Распыляемая кислота барботирует травильную ванну и улучшает выравнивание концентрации кислоты в зоне контакта.

В зависимости от скорости перемещения через травильную установку полосы может быть целесообразным создание направленной турбулентности в ванне. Из Европейской выложенной заявки 04 82 725 известно изменение турбулентности в ванне в зависимости от скорости полосы.

В основу изобретения положена задача создать способ и устройство, с помощью которых улучшается эксплуатация травильной установки согласно ограничительной части формулы изобретения, в частности ее гибкое приспособление к поставленной задаче травления с целью уменьшения времени, необходимого для процесса травления.

Эта задача решается в способе вышеуказанного типа за счет того, что можно регулировать боковые сопла и согласно предпочтительному выполнению изобретения через каждое сопло можно подавать заранее рассчитанное количество травильного средства. Кроме того, предлагается, чтобы температура среды и/или концентрация кислоты, и/или скорость выхода травильного средства из сопла выбирались заранее. При этом в основу изобретения положены сведения, полученные в результате многолетней эксплуатации таких установок, у которых значительный потенциал возможных мероприятий для уменьшения времени травления до сих пор оставался неиспользованным. Этот потенциал заключается в различной скорости прохождения химических реакций между слоем окалины и травильным средством, в зависимости от качества материала, толщины и вида окалины, содержания железа в травильном средстве, содержанием кислоты и температуры травильной среды. За счет селективной активации согласно изобретению и изменяющегося управления предпочтительно боковых сопел в отдельных ваннах с любым предварительно определяемым количеством распыляемой соплами травильной среды обеспечивается оптимальная турбулентность на верхней и нижней стороне полосы, в результате чего устанавливается заданная концентрация в пограничном слое.

Если является предпочтительным, чтобы травильная среда из одной ванны передавалась в другую ванну в связи с условиями процесса, причем подаваемое через сопла средство травления и/или режим заполнения может заранее рассчитываться и выбираться с помощью вычислительной машины, управляющей процессом, за счет подачи средств травления с боковых сторон, предпочтительно в нескольких местах по длине травильной ванны, а также определенного порядка перекачки травильного средства из одной ванны в другую достигается оптимальная подгонка режима работы травильной установки поставленной задаче травления. Наряду с задачей процесса травления следует учитывать также условия, определяемые комбинацией качества материала, толщины слоя окалины и ее структурой. Признаки согласно формуле изобретения позволяют за счет этого осуществить предварительную наладку линии или травления в зависимости от поставленной задачи. Они обеспечивают при этом гибкую подгонку к соответствующей задаче и приводят к тому, что уменьшается время травления и исключается избыточное травление.

Необходимые для этого исполнительные элементы выполнены таким образом, что на обеих сторонах ванны или ванн выше и ниже плоскости прохождения полосы, перед или позади имеющихся в ванне донных опорных средств для обрабатываемой полосы расположены сопла. Предпочтительным является размещение сопел по длине ванны попеременно с одной и другой стороны и/или попеременно выше и ниже плоскости прохождения полосы. При этом рекомендуется, что по меньшей мере со стороны выхода из ванны или ванн расположенные сдвоенные сопла с противолежащими распыляющими насадками. Сдвоенное сопло означает, что на каждой стороне имеется как нижний, так и верхний распыляющий элемент, причем оба элемента лежат в одной плоскости.

Сопла могут располагаться на расстоянии от 0 до 2000 мм перед или после донных опорных средств для обрабатываемой полосы. Донные опорные средства, расположенные поперечно к направлению прохождения полосы через ванну, с одной стороны, поддерживают полосу снизу, а с другой стороны, служат для перемешивания средства травления, которое усиливается за счет предложенного расположения сопел на расстоянии от донных опорных средств. Жидкая ванна перемешивается и турбулизируется более интенсивно благодаря тому, что в зоне донных опорных средств не возникает застойных зон с более слабой концентрацией кислоты, являющейся обрабатывающим средством.

Сдвоенные сопла, расположенные по меньшей мере со стороны выхода из ванны или из ванн, способствуют повышению турбулизации, так как встречно направленные струи жидкости дополнительно усиливают ее и обеспечивают равномерность температуры или способствуют выравниванию температуры. В качестве альтернативы или дополнения двойным соплам по длине ванны могут быть размещены сопла, попеременно установленные с разных сторон ванны.

Рекомендуется встроить в систему труб насосной установки, подсоединенной к ванне, клапан переключения, причем насосная установка предпочтительно подключается к вычислительной машине, управляющей в соответствии с задачей процесса травления работой клапана переключения. За счет такой обусловленной работой установки системы труб со встроенным клапаном переключения можно обеспечить различный режим работы в соответствии с заданным процессом травления, например, регулирование количества и интенсивности подводимого средства травления.

Другие клапаны переключения позволяют изменять режим передачи средства травления из одной ванны в другую. Он заключается в основном в том, что заполнение ванны может осуществляться в потоке, имеющем то же направление, что и направление перемещения полосы, в противотоке с ним или комбинированно - в совпадающем потоке и в противопотоке. За счет соответствующего выбора режима заполнения может оптимально решаться задача процесса травления. При предпочтительном обогащении кислотой в потоке, совпадающем с перемещением полосы, кислота подается в первую ванну и на конце ванны она передается в последующие ванны.

Предварительный выбор режима заполнения ванн, включая подачу кислоты через сопла, может осуществляться вручную на основе полученного опыта одновременно можно рекомендовать применение вычислительной машины.

Остальные признаки и преимущества изобретения следуют из формулы изобретения и нижеприведенного описания, где предмет изобретения поясняется более подробно на примере выполнения.

На фиг. 1 схематически показана травильная установка согласно изобретению, вид сбоку со стороны входа, с расположенными по обеим сторонам сдвоенными соплами; на фиг. 2 - другое выполнение травильной установки с соплами, расположенными попеременно выше и ниже плоскости прохождения полосы, схематический вид сбоку; на фиг. 3 - вид сверху на ванну, показанную на фиг. 2; на фиг. 4 - поперечное сечение ванны для травильной установки по фиг. 3 в разрезе по линии IV-IV.

На фиг. 1 из всей травильной установки 1 показана только ванна 2; к ванне 2 могут присоединяться другие ванны, заполненные травильным средством до уровня 3. Полоса 4, прокатанная на чистовой линии горячей прокатки, протягивается или перемещается через ванну 2 в направлении стрелки 5. Полоса 4 опирается на конные опорные средства б, расположенные на дне ванны, на расстоянии друг от друга, поперечно к направлению 5 перемещения полосы.

На стороне входа, то есть левой стороне ванны 2, согласно фиг. 1, ниже полосы 4 на боковых стенках 7 ванны (см. фиг. 3) по одной оси друг напротив друга расположены сопла 8. В этом случае со стороны выхода расположены сдвоенные сопла 9. Они состоят из распыляющих насадок 10, размещенных по обе стороны ванны 2 как выше, так и ниже плоскости прохождения полосы. Свежая кислота подводится, кроме того, через подводящую трубу 11 с распределительными соплами 12, проложенную со стороны входа и выхода выше уровня 3 жидкости. Сопла 12 направлены таким образом, что распределительные сопла 12 со стороны входа и распределительные сопла 12 со стороны выхода направлены противоположно перемещению 5 полосы на поверхность полосы 4.

Ванна 102 травильной установки 100, представленная на фиг. 2-4, отличается от выполнения согласно фиг. 1 только лишь другим расположением сопел 8, при этом совпадающие конструктивные элементы обозначены одними и теми же позициями. Сопла 8 расположены попеременно сверху и снизу полосы 4 без смещения друг относительно друга в продольном направлении, что могло бы составить возможный вариант выполнения. Как следует из фиг.3, правая боковая стенка 7 ванны 102, если смотреть в направлении перемещения 5, снабжена соплами 8 или 10, сначала размещенными выше, затем ниже (см. прерывистую линию) на расстоянии от донных опорных средств 6; на левой боковой стенке 7 ванны 102 расположение является противоположным, то есть к нижнему соплу примыкает верхнее и после этого снова нижнее сопло 8 или 10 и т.д. Свежая кислота вводится через сопла, приблизительно параллельно полосе 4 (см. струи 13 на фиг. 4), что улучшает турбулизацию.

Как представлено на фиг.1-4, сопла 8 соединены трубопроводами 14 с насосной системой 15, которая подает свежую кислоту из накопителя 16 через трубопроводы 14 и распыляющие сопла 10 или сопла 8, 9 в жидкость, находящуюся в ванне. Сопла снабжены встроенными в трубопроводы 14 управляемыми клапанами переключения 17, которые обеспечивают выборочную активизацию сопел 10 и позволяют изменить количество распыляемой соплами кислоты. Насосная система 15, как показано на фиг. 1 и 2 штрих-пунктирной линией, соединена со схематично показанной на фиг. 1 вычислительной машиной 18.

Трубопроводы 14, имеющие встроенные клапаны переключения 17, подключенные через насосную систему 15 к вычислительной машине 18, управляющей процессом, позволяют выборочно изменить активность распыляющих сопел 10. С помощью других, не показанных на фиг. 1-4 клапанов переключения, расположенных в трубопроводах, соединяющих между собой отдельные ванны, можно, кроме того, переливать средство травления из одной ванны в другую ванну по различным режимам, предназначенным для того, чтобы можно было осуществлять заполнение ванн в потоке, совпадающем с направлением 5 перемещения полосы 4, в противотоке с ним или в комбинации обеих возможностей. Предварительная настройка установки для травления 1, 100 на желательный режим заполнения ванн, а также выполняемая задача процесса травления поддерживают по всей длине установки 1 подобранный в соответствии с требованиями неизменный общий уровень концентрации кислоты в отдельных ваннах 2 и уменьшают понижение концентрации кислоты в пограничной зоне между поверхностями полосы 4 и средой для травления, а также так называемые мертвые зоны, в особенности в областях донных опорных средств 6.

Формула изобретения

1. Способ эксплуатации травильной установки для травления прокатанных полос, включающий пропускание полосы через несколько расположенных друг за другом, наполненных кислотосодержащим травильным раствором ванн и подачу кислотосодержащей среды травления через расположенные по крайней мере сбоку ванны сопла, отличающийся тем, что осуществляют селективное подключение сопел для подачи средства.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что через каждое сопло подают заранее заданное количество среды травления.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что предварительно выбирают концентрацию кислоты, и/или температуру среды, и/или скорость средства травления на выходе из сопла.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что среду травления переливают из одной ванны в другую в соответствии с режимом, обусловленным режимом травления.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что наполнение ванны осуществляют в потоке, совпадающем с направлением перемещения полосы.

6. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что подаваемое через сопла количество средства травления или режим заполнения ванны предпочтительно рассчитывают и выбирают с помощью вычислительной машины, управляющей процессом.

7. Травильная установка для травления прокатанных полос, содержащая несколько расположенных друг за другом ванн, заполненных кислотосодержащим средством травления, предназначенных для перемещения через них полос, расположенные по крайней мере сбоку на ванне для подачи кислотосодержащего средства травления опорные средства для полосы, насосную систему с трубопроводами, подключенными к ванне или ваннам, отличающаяся тем, что на обеих сторонах ванн или ванны перед или за расположенными в ванне опорными средствами для полосы выше и ниже плоскости прохождения полосы размещены дополнительные сопла для подачи средства травления.

8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что дополнительные сопла расположены перед или за опорным средством на расстоянии до 200 мм.

9. Установка по п.7 или 8, отличающаяся тем, что сопла по крайней мере со стороны выхода из ванны или ванн выполнены сдвоенными с расположенными друг против друга распыляющими насадками, при этом сопла расположены выше и ниже плоскости прохождения полосы.

10. Установка по любому из пп.7 - 9, отличающаяся тем, что по длине ванны сопла смещены друг относительно друга.

11. Установка по любому из пп.7 - 10, отличающаяся тем, что в трубопроводы насосной системы, подключенной к ванне или ваннам, встроен клапан переключения.

12. Установка по п.11, отличающаяся тем, что насосная система подключена к вычислительной машине, управляющей процессом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4