一种延长冷轧酸洗机组石墨热交换器使用周期的方法与流程

本发明属于冷轧带钢轧制
技术领域：
，涉及一种延长冷轧酸洗机组石墨热交换器使用周期的方法。
背景技术：
：冷轧带钢轧制前，需要在80-85℃的盐酸溶液中酸洗，去除原料黑色的氧化铁皮。石墨热交换器(以下称石墨加热器或加热器)以其良好的不透性、密封性、耐腐蚀性和导热性被用作盐酸的加热装置。加热器在酸洗机组使用一段时间，由于酸液孔堵塞需要下机修复，更换加热器占酸洗机组检修维护工作的25％。换热面积52㎡的加热器1次/台修复费2.8万元；换热面积10㎡的加热器1次/台修复费6千元。三条酸洗-轧机联合机组，一条硅钢酸洗机组，共24台石墨加热器，年修复60次/台以上，年修复费达百万元。作为冷轧原料的热轧钢卷，不仅在运输、存放过程中沾染灰尘，即使开卷后在冷轧酸洗机组运行时也会受到机组环境灰尘的污染。冷轧生产中酸洗作为第一道工序，这些灰尘被带入了酸洗溶液。那些不溶于盐酸的杂质在循环加热过程中，颗粒较大的被过滤器过滤，极细微的通过了过滤器，在加热器的酸液孔内高速流动，这个过程不会产生堵塞。当机组停机，酸槽内带钢停止运行，加热器蒸汽阀关闭，蒸汽停止了供给，但加热器仍有80～85℃的余热；酸泵停止转动，酸液的循环停止，酸液不再继续流动，但酸液孔内仍有残留的酸液，这时残留酸液在酸液孔内是静止不动的，它们在加热器余热的作用下逐渐浓缩结晶，而残留酸液中极少量、极细微的杂质则在酸液孔内沉积下来，并在的余热作用下粘接在酸液孔内。当循环再次启动时，酸液孔内大部分的结晶会被循环的酸液所溶解，但粘接在酸液孔内的杂质无法被冲掉，循环停止一次，这样的状况就产生一次，一次次的停机，一次次的粘接，渐进地，日积月累地导致酸液孔越来越小，最终形成堵塞。在一定时间内，如果机组能够维持长时间运行没有停机或停机次数很少，加热器使用的周期就会延长。实际生产中，即使机组不出现故障也会有停机，比如酸洗轧机联合机组，一个工作日正常的周期换辊就需停机6次。可见，加热器在机使用时间的长短与外部的生产环境相关，环境越清洁，原料越干净，加热器在机使用的时间就越长；与机组运行状态有关，机组停机次数越少，加热器在机使用的就时间越长；与机组生产的工艺技术有关，酸液在酸液孔的残留以及加热器加热停止后的余热造成杂质粘接沉积。技术实现要素：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种延长冷轧酸洗机组石墨热交换器使用周期的方法，找出加热器堵塞的原因；利用现有设备，采用工艺的方法消除堵塞形成的条件；将该方法纳入生产工艺程序，与原有的生产工艺程序相融合；通过解决加热器堵塞问题，减少加热器的修复次数，延长加热器在机使用时间，从而减少加热器的修复费用，降低生产成本。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种延长冷轧酸洗机组石墨热交换器使用周期的方法，酸洗机组包括三个酸液槽，分别为1#酸槽、2#酸槽、3#酸槽，四个冲洗槽,分别为1#、2#、3#、4#冲洗槽，脱盐水最先进入4#冲洗槽，再依次进入3#、2#、1#冲洗槽，酸洗时包括3个小循环(酸槽酸槽)加热系统，为3台循环泵，3台加热器，从酸洗槽一端抽出酸液，经过加热器加热，送入酸槽的另一端形成循环；3个大循环加热系统(酸罐→酸槽→酸罐)，为3台循环泵，3台加热器，从罐中抽出酸液，经过加热器加热送入酸槽，酸槽内酸液通过重力回流到酸罐，形成循环；用4#冲洗槽的冲洗水作为冲洗酸液孔的水源，进行点冲洗，所有酸循环回路上均设有自动蝶阀，4#冲洗槽的喷淋端为自动蝶阀；设有点冲洗回路管线，点冲洗水源为4#冲洗槽冲洗水，动力为4#冲洗槽喷淋循环泵。酸洗运行：大循环系统起动——酸槽注满——小循环系统起动——所有挤干胶辊落下(减少带钢运行前进时带酸和带水)；4个冲洗水循环泵起动——带钢运行；酸洗停机：带钢运行停止——酸液大、小循环系统停转——挤干胶辊抬起——酸液落回到酸罐——酸槽排空——冲洗循环泵停转。所述点冲洗回路分为两条主管，一条主管包含自动蝶阀，对1～3#加热器进行清洗，主管的一端在4#冲洗槽循环喷淋泵的出口处接口，另一端分别通过第九自动蝶阀与第一加热器入口侧接口，通过第十自动蝶阀与第二加热器入口侧接口，通过第十一自动蝶阀与第三加热器接口；另一条主管包含自动蝶阀，对4～6#加热器进行清洗，主管的一端在4#冲洗槽循环喷淋泵的出口处接口，另一端分别通过第十五自动蝶阀与第四加热器入口侧接口，通过第十五自动蝶阀与第五加热器入口侧接口，通过第十七自动蝶阀与第六加热器接口，点冲洗水的基本回路为4#冲洗槽——4#冲洗槽喷淋循环泵——加热器——酸槽——酸罐。所述酸槽的最低处有回流孔，连接通往酸罐的回流管。对6台加热器逐个冲洗，每台加热器点冲洗一次的时间为10秒钟，顺序为1#加热器-2#加热器-3#加热器-4#加热器-5#加热器-6#加热器，6台加热器完成点冲洗时间为1分钟。所述点冲洗过程纳入自动控制程序，机组停车、酸槽排空即进行点冲洗；点冲洗的主要启动条件：机组停机+1～3#酸槽最低液位。本发明的有益效果：本方法从分析加热器在机组运行中形成堵塞的机理入手，以生产工艺技术的创新消除了加热器酸液孔的堵塞；本方法不需要格外的检修停机时间，在一般的临时性停车状态下即可完成，6台石墨加热器完成点冲洗时间为1分钟；对加热器的冲洗过程完全纳入了生产工艺的控制程序，有较高的自动化程度，便于操作，不需增加人力及操作人员的劳动强度；点冲洗进入酸液的冲洗水最终回到酸罐，可补偿酸液水分的蒸发，对生产工艺要求的酸液浓度没有影响；消除了加热器的堵塞，保持了循环泵电机处于低功率的输出状态，节省了电能的消耗；通过解决加热器堵塞问题，延长了加热器在机使用时间，从而减少了加热器的修复费用，降低了生产成本，一个机组每年可节省修复费用20万元以上。附图说明为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。图1为本发明冷轧带钢生产用石墨热交换器原理示意图；图2为本发明冷轧带钢生产用石墨热交换器加热酸液整体原理示意图；图3为本发明现代酸洗机组工艺原理图；图4为本发明带有点冲洗过程的酸洗工艺循环图；图5为本发明1#加热器点冲洗回路示意图；图6为本发明2#加热器点冲洗回路示意图；图7为本发明3#加热器点冲洗回路示意图；图8为本发明4#加热器点冲洗回路示意图；图9为本发明5#加热器点冲洗回路示意图；图10为本发明6#加热器点冲洗回路示意图；图11为本发明加热器下部加装取样示意图。具体实施方式冷轧带钢生产用石墨热交换器加热酸液,图1-2中石墨块中有许多的纵向小孔(10mm)通蒸汽，许多的横向小孔(16mm)通酸液。酸液孔1与蒸汽孔2互不相通，在石墨中实现热交换，孔越多，热交换面积越大。生产时酸液由酸循环泵输出经过过滤器、加热器输送到酸洗槽内形成循环加热，蒸汽通过加热器蒸汽孔2后在出口变成冷凝水被冷凝罐收集。图1-2中酸液入口3，酸泵4，蝶阀5，过滤器6，蒸汽入口7，蒸汽出口8，蒸汽控制阀9，去冷凝罐10，循环泵11；石墨加热器在酸洗机组的应用：参照图3，图3中，挤干棍12，喷淋管13，循环泵14，石墨加热器15；三个酸液槽，带钢最先进入1#酸槽，1#酸槽铁浓度最高，游离酸浓度最低，洗掉了大部分氧化铁皮——再进入2#酸槽，2#酸槽游离酸浓度比1#酸槽高，铁浓度小于1#酸槽——然后进入3#酸槽，3#酸槽游离酸浓度最高，铁浓度最低。经过三个酸槽的酸洗，完全地去除了氧化铁皮，露出银白色铁基体表面——进入冲洗槽，冲洗槽有四个(图中略去2#、3#冲洗槽)，脱盐水最先进入4#冲洗槽，再依次进入3#、2#、1#冲洗槽，按带钢前进方向，4级冲洗水的清洁度依次提高，带钢经过4级冲洗，完全地去除了带钢表面的残留酸液。3个小循环(酸槽酸槽)加热系统，包括3台循环泵，3台立式加热器，从酸洗槽一端抽出酸液，经过加热器加热，送入酸槽的另一端形成循环。3个大循环加热系统(酸罐→酸槽→酸罐)，包括3台循环泵，3台立式加热器，从罐中抽出酸液，经过加热器加热送入酸槽，酸槽内酸液通过重力回流到酸罐，形成循环。4个冲洗槽，带钢运行时，冲洗水从槽内抽出，喷淋到带钢的上下表面再落回冲洗槽，形成循环。脱盐水不断从冷凝水罐注入到4#冲洗槽，1#冲洗槽满流到冲洗水罐，冲洗水罐的水送到酸再生站，用于再生酸的生产。酸洗运行：大循环系统起动——酸槽注满——小循环系统起动(大、小酸液循环系统都是先通酸、再通蒸汽)——所有挤干胶辊落下(减少带钢运行前进时带酸和带水)；4个冲洗水循环泵起动——带钢运行。酸洗停机：带钢运行停止——酸液大、小循环系统停转——挤干胶辊抬起(防止变形)——酸液落回到酸罐——酸槽排空——冲洗循环泵停转。本发明是在酸液孔堵塞形成的机理上利用生产工艺条件解决加热器酸液孔堵塞的问题，当机组停机，加热循环停止后，用干净的冲洗水对加热器酸液孔冲洗，去除酸液孔在酸液循环停止后残留的酸液和杂质，使其失去结晶和粘接的条件，循环停止一次就立即冲洗一次。4#冲洗槽冲洗水最干净，带钢从酸洗槽出来后最先进入1#冲洗槽，然后依次进入2#、3#、4#冲洗槽。经过前3级的冲洗，带钢表面已经除去残酸和杂质，并且新鲜水是从4#冲洗槽补入的(脱盐水)，4#冲洗槽冲洗水由电导率检测控制，当ph值<4时，补水阀自动打开补水，4#冲洗槽冲洗水成阶梯状依次溢流到3#冲洗槽-2#冲洗槽-1#冲洗槽，因此4#冲洗槽的冲洗水最干净。用4#冲洗槽的冲洗水作为冲洗酸液孔的水源，当机组停机，酸槽内的酸液全部落回各自的酸罐，酸液管道和加热器酸液孔内的大部分酸液很快落回酸罐，酸液孔内只有少量残留的酸液，在很短的时间内，残酸还没有结晶，细微的微量杂质还没有粘接在酸液孔的内壁，这时，用4#冲洗槽的冲洗水对加热器的酸液孔，进行短暂的清洗，去除酸液孔内的残酸和杂质，从而消除结晶和杂质粘接沉积的条件。由于这种冲洗的时间很短，因此称作点冲洗。如图4所示，点冲洗水源为4#冲洗槽冲洗水，动力为4#冲洗槽喷淋循环泵。点冲洗回路分为两条主管，一条主管包含多个自动蝶阀29～211，负责1～3#加热器的清洗，主管的一端在4#冲洗槽循环喷淋泵的出口处接口，另一端分别通过第九加热阀29与第一加热器31入口侧接口，通过第十自动蝶阀210与第二加热器32入口侧接口，通过第十一自动蝶阀211与第三加热器33接口；另一条主管包含自动蝶阀215～217，负责4～6#加热器的清洗，主管的一端在4#冲洗槽循环喷淋泵的出口处接口，另一端分别通过第十五自动蝶阀215与第四加热器34入口侧接口，通过第十六自动蝶阀216与第五加热器35入口侧接口，通过第十六自动蝶阀217与第六加热器36接口。这种连接结构是为了对分别对各加热器进行点冲洗控制。点冲洗水的基本回路为4#冲洗槽——4#冲洗槽喷淋循环泵——加热器——酸槽——酸罐。(酸槽的最低处有回流孔，连接通往酸罐的回流管)。就是说，加热器点冲洗的用水来自4#冲洗槽，冲洗水在点冲洗完成后回到了加热器所对应的酸罐；为了保证对加热器酸液孔的冲洗水有足够压力，对6台加热器逐个冲洗，每台加热器点冲洗一次的时间为10秒钟，顺序为1#加热器-2#加热器-3#加热器-4#加热器-5#加热器-6#加热器，6台加热器完成点冲洗时间为1分钟。点冲洗过程纳入自动控制程序，机组停车、酸槽排空即进行点冲洗。点冲洗的主要启动条件：机组停机+1～3#酸槽最低液位(酸槽排空)。即点冲洗的工作过程是在机组停机状态下进行，不影响正常的生产。点冲洗的特点：1)每停车一次就自动冲洗一次；2)起到清杂质防结晶的作用；3)耗时短，冲洗一个加热器耗时10秒钟。当机组停机，酸液加热循环停止后，用工艺的方法对加热器酸液孔冲洗，消除加热器酸液孔结晶和粘接的必要条件，从而解决加热器酸液孔的堵塞，是本方法创新点的核心。4#冲洗槽喷淋端手动蝶阀为自动蝶阀；图中粗实线为新增的用于点冲洗的管线；59～511，515～517用于点冲洗的6个自动蝶阀；21～26：小循环加热系统自动蝶阀；212～214，218～220：大循环加热系统加热器：31～33：3台立式小循环系统加热器；34～36：3台立式小循环系统加热器；41～43：小循环系统循环泵；45～47：大循环系统循环泵；44:4#冲洗槽循环泵；图中略去各循环回路过滤器；图中黑点表示交叉连接；图中省略连接各加热器的蒸汽管线和蒸汽调节阀；图中省略1#～3#冲洗槽循环喷淋回路(与点冲洗无关)。实施例1机组运行程序：以下操作运行程序参照附图5-10。酸洗启动—自动蝶阀21～28打开；212～214打开；218～220打开(以上步骤为生产过程酸液的大、小循环和冲洗槽的循环做好准备)，其它所有阀关闭(其它阀在点冲洗时打开)；所有挤干辊的上辊落下(挤酸、挤水)；循环泵41～47起动工作，酸液循环开始——加热器蒸汽控制阀打开——酸液通过加热器酸液孔循环加热——1～4#冲洗槽的循环水泵启动喷淋——带钢运行前进。机组停机程序：酸洗停机——带钢停止运行——加热器蒸汽控制阀关闭，蒸汽供给停止——循环泵41～47停止——三个酸槽排空，酸液全部落回到酸罐——自动蝶阀21～26关闭，212～214关闭，218～220关闭(断开酸液大、小循环回路，为点冲洗做好准备)；所有挤干辊的上辊抬起(防止变形)——机组停机程序完成。实施例2如图点冲洗程序：1#加热器点冲洗。机组停机程序完成——自动蝶阀21打开，自动蝶阀29～211打开(1#加热器点冲洗回路接通)——p4起动——v7关闭(防止分流，增加冲洗压力)——4#冲洗槽冲洗水对1#加热器酸液孔冲洗。冲洗回路：4#冲洗槽-自动蝶阀28-加热泵44-自动蝶阀211-自动蝶阀210-自动蝶阀29-加热器31-自动蝶阀21-1#酸洗槽-1#酸罐——2#加热器点冲洗。1#加热器酸液孔冲洗10秒后——自动蝶阀23打开(2#加热器点冲洗回路接通)——自动蝶阀21、29关闭(断开1#加热器的点冲洗回路)——4#冲洗槽冲洗水对2#加热器酸液孔冲洗。冲洗回路：4#冲洗槽-自动蝶阀28-加热泵44-自动蝶阀211-自动蝶阀210-加热器32-自动蝶阀23-2#酸洗槽-2#酸罐——3#加热器点冲洗。2#加热器酸液孔冲洗10秒后——自动蝶阀25打开(3#加热器点冲洗回路接通)——自动蝶阀23、自动蝶阀210关闭(断开2#加热器的点冲洗回路)——4#冲洗槽冲洗水对3#加热器酸液孔冲洗。冲洗回路：4#冲洗槽-自动蝶阀28-循环泵44-自动蝶阀211-加热器33-自动蝶阀25-3#酸洗槽-3#酸罐——4#加热器点冲洗。3#加热器酸液孔冲洗10秒后——自动蝶阀212、自动蝶阀215～自动蝶阀217打开(4#加热器点冲洗回路接通)——自动蝶阀25、自动蝶阀211关闭(断开3#加热器点冲洗回路)——4#冲洗槽冲洗水对4#加热器酸液孔冲洗。冲洗回路：4#冲洗槽-自动蝶阀28-循环泵44-自动蝶阀217-自动蝶阀216-自动蝶阀215-加热器34-自动蝶阀212-1#酸洗槽-1#酸罐——5#加热器点冲洗。4#加热器酸液孔冲洗10秒后——自动蝶阀213打开(5#加热器点冲洗回路接通)——自动蝶阀212、自动蝶阀215关闭(断开4#加热器点冲洗回路)——4#冲洗槽冲洗水对5#加热器酸液孔冲洗。冲洗回路：4#冲洗槽-自动蝶阀28-循环泵44-自动蝶阀217-自动蝶阀216-加热器35-自动蝶阀213-2#酸洗槽-2#酸罐——6#加热器点冲洗。5#加热器酸液孔冲洗10秒后——自动蝶阀214打开(6#加热器点冲洗回路接通)——自动蝶阀213、自动蝶阀216关闭(断开5#加热器点冲洗回路)——4#冲洗槽冲洗水对6#加热器酸液孔冲洗。冲洗回路：4#冲洗槽-自动蝶阀28-循环泵44-自动蝶阀217-加热器36-自动蝶阀214-3#酸洗槽-3#酸罐——点冲洗结束。6#加热器酸液孔冲洗10秒后——循环泵44停止，自动蝶阀217关闭，自动蝶阀29～211，215～217保持关闭(断开所有的点冲洗回路)；21～26，212～214，218～220打开(为机组生产启动时的循环加热做好准备)——点冲洗结束。实施例3点冲洗对酸液浓度的影响：实际生产过程中，新的酸液不断地向3#酸罐或3#酸槽补充，然后依次溢流到2#酸罐或2#酸槽-1#酸罐或1#酸槽，以保证各罐或槽的酸液浓度达到工艺要求。下表是在停止补充新酸液的情况下，点冲洗所使用的冲洗水进入酸液后对各酸槽或酸罐酸液浓度的影响。相关参数：冲洗水泵能力48m/小时；每个酸罐容积80m；每个罐储存酸量68m(85％)；每台加热器冲洗时间10秒；每次冲洗后，进入每个酸罐的冲洗水量266l；冲洗水ph值≥4。由表看出，点冲洗进入酸液的冲洗水对酸液浓度的影响非常微小，不会超出工艺要求的范围。实施例4加热器酸液孔冲洗水ph值测试：下表是在对加热器冲洗的不同时间对通过加热器冲洗水的ph值测试。在各加热器下部加装取样点。测试结果：加热器酸液孔冲洗10秒，酸液孔内很清洁。(4#槽冲洗水工艺要求ph值≥4)1#和4#加热器酸液孔在点冲洗前所通酸液相同，所以它们的测试值一致；2#和5#加热器酸液孔在点冲洗前所通酸液相同，所以它们的测试值一致；3#和6#加热器酸液孔在点冲洗前所通酸液相同，所以它们的测试值一致。实施例5没有应用本发明所述方法时，石墨热交换器修复次数及费用：2#酸轧机组应用本发明的方法后，石墨热交换器修复次数及费用：机组名称修复次数堵塞原因其它原因更换工时修复费用1#酸轧机组1613332小时27.2万元2#酸轧机组1012小时3.4万元3#酸轧机组1513230小时25.5万元硅钢酸洗机组1915438小时32.3万元加热器无堵塞时，循环泵电机的功率输出为60％左右；加热器有堵塞时，循环泵电机的功率输出为75～85％。2#酸洗-轧机机组于实施本方法，循环泵电机功率输出一直在60％左右，至今无一例酸液孔堵塞情况发生。从上表看出本发明所产生的经济效益是显而易见的，一条酸洗机组每年可节省20万元以上。以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属
技术领域：
技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。当前第1页12