在現有的冷軋機組中，清洗段是必不可少的一段工藝，其作用是去除帶鋼表麵殘留的油汙和鐵粉，為帶鋼進入後續工藝創造良好條件，清洗效果好壞將直接影響到產品帶鋼的表麵質量。清洗段由帶鋼直接通過的在線工作槽和離線工作的循環係統共同組成，工作槽通過噴淋、浸洗、刷洗、電解等手段對帶鋼上下表麵進行清洗，而循環係統則持續為工作槽提供滿足要求的清洗液（堿液或熱水）。可見，要得到良好的清洗效果，工作槽和循環係統必須共同發揮出應有的設計功能。而對於循環係統而言，要使其符合預期地發揮出設計功能，生產過程中的控製顯得尤為重要。

 

1 清洗段循環係統的運行控製

所謂清洗段循環係統運行控製，就是要將循環係統關鍵的工藝參數精確而穩定地控製在設定值，使循環係統按設計要求，發揮出應有的清洗效果，保證帶鋼表麵清潔度。對清洗段循環係統而言，溫度、濃度及液位是較主要的幾個控製因素。

 

1.1 溫度控製

溫度對堿液脫脂效果影響很大。根據堿液脫脂機理，帶鋼表麵的油汙主要是通過堿液的皂化作用和乳化作用得以去除，堿液溫度升高，皂化反應的速率增加、乳化作用加強、清洗液的對流速度加快、油汙的動力黏度降低更易於從帶鋼表麵脫落、肥皂的溶解度增加使更多的油汙能夠溶解於清洗液中，綜合這些有利因素，溫度的升高能夠顯著提高帶鋼的清洗效果。而在漂洗段，溫度對漂洗效果的影響主要體現在，溫度升高，擴散及對流速度增加，使帶鋼表麵殘堿能更迅速地與漂洗水混合。控製要求：

 

一般而言，堿液溫度控製在 70~85℃，從堿液噴淋到堿液刷洗再到電解清洗保持逐段遞增的溫度梯度，漂洗水溫度控製在80℃左右，即可獲得良好的清洗效果。繼續提高堿液及漂洗水溫度，帶鋼清洗效果提高不明顯，卻增加了大量能耗，且不利於循環係統的穩定控製。

 

控製方法：

堿清洗循環係統主循環管路上安裝有蒸汽加熱器，堿液在進入在線槽清洗帶鋼前先經過蒸汽加熱器，與熱側的蒸汽進行熱交換，得到熱量，溫度升高到設定值。加熱器後管道上安裝有溫度傳感器，進入加熱器的蒸汽管道上安裝有溫度調節閥，溫度調節閥與溫度傳感器連鎖，溫度傳感器將實測出的堿液溫度轉換成 4-20mA 標準信號作為調節器的輸入信號，調節器計算出測定值與設定值的偏差值並將這一偏差值通過一定規律的運算轉換成 4-20mA 的電信號輸出給調節閥，調節閥根據電信號對閥門開度進行調整。當實際測定溫度比設定溫度低時，調節器根據偏差進行運算後輸出電流，適當增大閥門開度；增加蒸汽量，使堿液溫度升高到設定溫度；當實際測定溫度比設定溫度高時，調節器根據偏差大小運算後輸出電流，適當減小閥門開度，減少蒸汽量，使堿液溫度降低到設定溫度。此外，在各循環罐上安裝有就地顯示的溫度計，既可以檢驗溫度傳感器實測值的準確性，又可以在加熱過程中實測出堿液經過換熱器後的溫升以檢驗換熱器的換熱效果。漂洗循環係統的溫度控製方法與堿清洗循環係統基本類似，也是通過溫度傳感器與溫度調節閥的連鎖，控製調節閥的開度實現。較好的的區別在於，堿清洗循環係統是通過蒸汽加熱器間接換熱，而漂洗循環係統是通過蒸汽直噴於漂洗循環罐內，加熱的同時還能起到補水作用。

 

1.2 濃度控製

根據堿清洗原理，堿液通過皂化作用將動、植物性油脂分解成溶解於水的甘油和肥皂，使其脫離帶鋼表麵得以去除。提高堿液濃度將加快皂化反應的速度，有利於油汙的去除。但過高的 NaOH 濃度將降低肥皂的溶解度，不溶解的肥皂又將重新附著在帶鋼表麵，反而影響了脫脂效率。

 

控製要求：堿液濃度的取值與帶鋼運行速度、帶鋼寬度、帶鋼表麵清潔程度等有關。根據工程實踐，清洗段循環係統堿液濃度控製在3~5%，即可取得良好的清洗效果，繼續提高堿液濃度，對帶鋼清洗效果影響不大，反而增加藥劑成本，意義不大。

 

控製方法：

堿液濃度（NaOH 溶液濃度）可通過實驗室檢測方法獲得，但在實際生產中，一方麵實驗室檢測結果必然滯後於循環係統實際濃度，另一方麵通過實驗室檢測結果再去配液不利於實現自動化控製，因此，實際操作中，在循環管路上安裝電導率計，以實測出的電導率值經換算得到堿液濃度。電導率值可通過查表的方法直接得到相應的濃度值，但此方法隻適用於標準溶液和標準溫度，實際生產中的堿液由於存在幹擾離子且溫度也是變化的，因此需要通過檢化驗多次取樣檢測，並將測定結果和取樣時的電導率值記錄成表，通過線性回歸的方法擬合出適用於特定機組的電導率-濃度函數曲線。將此函數關係輸入 PLC，再通過在線電導率計和在线观看草莓视频MV的免费网站的實時監測，通過濃度配比公式計算出需要加入的濃堿液和純水的量，實現自動配液。此外，即使已經擬合出了電導率-濃度函數曲線，也需要經常性的檢化驗，一是檢驗曲線的適用性，二是根據溫度變化得到溫度修正係數。

 

實際配液分兩種情況，一是由於清洗過程中堿度的消耗導致電導率下降至某一設定值，此時需要配液，二是由於維持清洗液清潔度的需要，堿清洗段往往需要定期排放一部分清洗液，當液位下降至某一設定值時，也需要配液。

 

1.3 液位控製

循環係統的液位控製指的是各循環罐的液位。各循環罐的液位控製雖與帶鋼清洗效果並無直接關係，但卻關係到整個循環係統乃至整個清洗段的運行穩定。如果液位控製不當，可能造成以下幾種不良狀況：a. 低低液位設定不當導致循環泵吸空停泵；b.高高液位設定不當導致清洗液溢流造成浪費；c.高低液位設定不當導致頻繁補液補水；d. 高低液位設定不當導致循環罐有效利用率過低。

 

控製要求：

以堿洗循環罐為例，其有效高度為 h（即罐底到溢流口中心的高度），從上到下，其液位一般可分為 6 個控製點，即：HHH 液位，HHH=h，即溢流液位；HH 液位，初次填充時的補液補水中止液位，到達這一液位，循環罐的補液補水自動閥門必須關閉，不然可能出現超高液位溢流，HH 液位一般距離溢流口至少 200-300mm；H 液位，機組運行時的補液補水中止液位，HH 液位與 H液位的差值對應的水量即為循環係統運行時循環管路及在線槽內水量的總合；L 液位，機組運行時的補液補水起始液位，即循環係統運行過程中，一旦液位下降至此高度，立即啟動配液補水程序；LL 液位，循環泵啟動液位；LLL 液位，停泵報警液位，此液位設定值應高於循環泵吸口至少 300mm，一旦液位下降至此液位，必須停泵以防泵吸空。在實際控製中需要注意的兩點是，一方麵，H 與 L 液位的設定應仔細斟酌，其差值既不能過小也不能過大，差值過小，則循環罐補水補液頻繁，有效利用率低，差值過大，則濃度變化範圍較大，不利於濃度的穩定控製；另一方麵，H 液位與溢流液位之間應有足夠的高差，這是基於消泡的考慮，根據工程經驗，循環罐頂部應留有適當空間以利於泡沫在湧泡過程中自然破裂，減少泡沫溢流量。

 

2 一種減少清洗段循環係統堿耗水耗的液位、濃度控製方法

 

某鋼廠連退機組清洗段采用如下工藝：一級堿噴淋→一級堿刷洗→二級堿噴淋→二級堿刷洗→電解清洗→熱水刷洗→熱水漂洗→烘幹，一級堿噴淋和一級堿刷洗共用一個循環罐，即 1# 堿洗循環罐，二級堿噴淋和二級堿刷洗共用一個循環罐，即 2# 堿洗循環罐，電解清洗、熱水刷洗、熱水漂洗各有一個獨立的循環罐，各循環罐與在線槽之間通過管道、設備等構成各自的循環係統。

 

按照常規控製法，一級堿洗、二級堿洗、電解清洗循環係統各自獨立，相互隔絕，即 1# 堿洗循環罐的堿液僅用於一級堿噴淋和一級堿刷洗，2# 堿洗循環罐的堿液僅用於二級堿噴淋和二級堿刷洗，電解清洗循環罐的堿液僅用於電解清洗，其配液也是根據各自循環罐的液位，低液位開始補水補液，高液位停止配液。液位之所以持續降低，是因為在各在線槽底部有一個小流量的常排放，排放掉汙染程度相對較高的一部分堿液以保持堿液清潔度。而在熱水漂洗和刷洗循環係統，新鮮的冷凝水持續補充在漂洗槽較後一級，多餘的漂洗水則通過溢流管持續流向刷洗循環罐，較後從刷洗循環罐溢流。這樣的控製方法，脈絡清晰，控製簡單，操作性強，但其弊端也很明顯：堿清洗循環係統的清洗液獨立配液獨立排放，完全沒有重複利用；漂洗水複用於刷洗段，僅一級複用，重複利用率低。

 

現介紹一種改進的液位、濃度控製方法，采用該方法後，可明顯減少清洗段循環係統的補堿補水量，具體方法如下：冷凝水泵以 5m3/h 的流量向漂洗槽較頂上兩排噴梁供給新鮮的冷凝水，這部分冷凝水回流至漂洗水循環罐。漂洗水循環罐接收 5m3/h 的幹淨冷凝水的補給，為保持液位平衡，這部分冷凝水量須向前麵幾級串流：a.通過漂洗水泵後向電解清洗循環罐的串流管道向電解清洗循環罐供水；b. 通過與3# 刷洗循環罐的連通管向 3# 刷洗循環罐供水。調試時，通過調節漂洗循環泵後通向電解循環罐的串流管路上的截止閥的開度大小控製向電解清洗循環罐的補水流量為 2.5m3/h 左右，則另外 2.5m3/h 的流量溢流到 3# 刷洗循環罐。3# 刷洗循環罐持續接收 2.5m3/h 的漂洗水補給，液位持續升高，較終通過溢流管排出。

 

電解清洗循環罐持續接收 2.5m3/h 的漂洗水補給，堿液濃度持續下降，當濃度降低到一定程度（電導率計低限），打開原堿液補液閥，補充原堿液，堿液濃度隨之上升，當濃度升高到一定程度（電導率計高限），關閉原堿液補液閥。為保持電解清洗循環罐液位平衡，須向 2# 堿洗循環罐串流，通過電解清洗循環泵向2# 堿洗循環罐串流管路向 2# 堿洗循環罐補液。調試時，通過調節串流管路上的截止閥的開度大小控製向 2# 堿洗循環罐的補水流量為 2.5m3/h 左右。2# 堿洗循環罐持續接收來自電解清洗循環罐的 2.5m3/h 的堿液補給，液位持續上升，較終通過與 1# 堿洗循環罐的連通管溢流至 1# 堿洗循環罐。1# 堿洗循環罐持續接收來自 2# 堿洗循環罐的 2.5m3/h 的堿液補給，多餘的汙染堿液通過 1# 堿洗槽的底部排放閥排放。

 

總的控製思路：僅向熱水漂洗循環罐補充幹淨的冷凝水，僅從電解清洗循環罐補充原堿液，汙染堿液僅從 1# 堿洗係統排放。

相對於原控製方法，該改進的液位、濃度控製方法具有以下優勢：a. 新配製的堿液在較終排放前必然經過電解清洗、2# 堿洗、1# 堿洗，重複利用率高，整個清洗段堿耗大幅度降低；b.漂洗水一部分複用於刷洗段，一部分作為堿清洗係統的補水，節約了水耗，漂洗水中的殘堿和熱量也得到了利用；c.整個循環係統中各循環罐液位處於平衡狀態，有利於清洗段穩定運行；d.原控製方法下，各循環罐上的補水補液自動閥、冷凝水泵頻繁啟閉，而該方法僅向熱水漂洗循環罐補充冷凝水，僅從電解清洗循環罐補充原堿液，控製更為簡單，設備故障率也得以降低。

 

3 結論

冷軋機組清洗工藝經過數十年的發展，已經具有十分成熟的工藝體係，而如何在生產過程中穩定、高效地對其進行控製，使得機組能夠在獲得高表麵質量帶鋼產品的同時，節水節能，減少藥劑消耗，尚有深入研究的空間，這也將是未來一段時間設計工作的重點攻關方向。