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自力式溫度調(diào)節(jié)閥在酸洗線上的應(yīng)用分析

　　酸洗工序是帶鋼冷軋生產(chǎn)之前用化學(xué)方法除去表面氧化鐵皮的關(guān)鍵工序，由于鹽酸酸洗的優(yōu)點(diǎn)很突出，目前酸洗機(jī)組絕大多數(shù)是使用鹽酸酸洗方法。酸洗生產(chǎn)線按照縮短酸洗時(shí)間、提高酸洗質(zhì)量的發(fā)展趨勢(shì)，經(jīng)過了深槽酸洗、淺槽酸洗發(fā)展到如今的紊流酸洗工藝。酸液溫度是該工藝中的一個(gè)很重要的關(guān)鍵點(diǎn)，其過高或過低都直接影響產(chǎn)量、質(zhì)量、成本等生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。
　　某鋼鐵集團(tuán)公司冷軋廠酸洗線酸溫控制一直由手動(dòng)調(diào)節(jié)石墨換熱器蒸汽調(diào)節(jié)閥來實(shí)現(xiàn)，存在很大的不可控因素，對(duì)產(chǎn)量、質(zhì)量、成本等生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)影響較大，因此，必須對(duì)酸溫實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制改造。
　　一、溫度對(duì)帶鋼酸洗的影響
　�。�1）酸洗速度。在鹽酸酸洗中，提高酸液的溫度能夠增加酸洗速度，當(dāng)溫度自18℃升高至60℃時(shí)，鹽酸酸洗速度提高9～10倍。
　�。�2）酸霧揮發(fā)。鹽酸為易揮發(fā)性酸，揮發(fā)出來的HCl氣體對(duì)人、金屬和建筑物以及環(huán)境都有較大的損害，因此，在保證產(chǎn)量、質(zhì)量的前提下應(yīng)盡可能的降低酸液的溫度，以減少酸霧的揮發(fā)。
　　按照《企業(yè)環(huán)境統(tǒng)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》中酸霧發(fā)生量的計(jì)算公式：
　　Gz=M（0.000352+0.000786υ）·p·F
　　式中
　　Gz——有害物質(zhì)的散發(fā)量，kg/h
　　υ——車間或室內(nèi)風(fēng)速，m/s
　　p——常溫下液體的飽和蒸汽壓力，mmHg
　　F——液體蒸發(fā)面的表面積，m2
　　M——有害物質(zhì)的分子量，HCl為36.46
　　由上式可以看出，在其他條件不變的情況下，p與Gz是正比的關(guān)系。鹽酸水溶液的飽和蒸汽壓力值與溫度和濃度的關(guān)系見圖1。從圖中可以看出，在濃度一定的情況下，溫度每提高10℃，p值大約增加一倍，也就是說HCl揮發(fā)量增加一倍。

　　圖1HCl水溶液在不同濃度及溫度下的飽和蒸汽壓力值
　　二、改造措施
　　據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)比較先進(jìn)的酸洗線酸溫控制均實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制，即在酸循環(huán)管道上安裝耐腐蝕的熱電阻，測(cè)量信號(hào)反饋到主PLC，按照制定的工藝，PLC發(fā)送信號(hào)至酸循環(huán)換熱器的蒸汽管道電磁閥，通過閥門的開啟度來提高或降低酸溫。這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)是控制比較精確、及時(shí)，缺點(diǎn)是投資較大、使用壽命較短，主要是蒸汽用電磁閥比較貴，而且容易損壞。因此借鑒公司其他生產(chǎn)線的控溫方式，通過采用自力式溫度調(diào)節(jié)閥改造，實(shí)現(xiàn)了對(duì)酸溫的自動(dòng)閉環(huán)控制。

　　 自力式溫度調(diào)節(jié)閥（圖2）不需外界能源而進(jìn)行溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)，它適用于蒸汽、熱水、熱油等為介質(zhì)的各種換熱工況。其工作原理是利用液體受熱膨脹及液體不可壓縮的原理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，溫度傳感器內(nèi)的液體膨脹是均勻的，其控制作用為比例調(diào)節(jié)，被控介質(zhì)溫度變化時(shí)，傳感器內(nèi)的感溫液體體積隨著膨脹或收縮。當(dāng)被控介質(zhì)溫度高于設(shè)定值時(shí)，感溫液體膨脹，控制器推動(dòng)閥芯向下關(guān)閉閥門，減少熱媒的流量從而降低控制液體的溫度；反之被控介質(zhì)的溫度低于設(shè)定值時(shí)，感溫液體收縮，支架內(nèi)的復(fù)位彈簧推動(dòng)閥芯開啟，增加熱媒的流量提高控制液體的溫度。該閥安裝簡(jiǎn)單、無需電源氣源、調(diào)節(jié)設(shè)定簡(jiǎn)易、平衡閥芯設(shè)計(jì)。

                              圖2 自力式溫度調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 自力式溫度調(diào)節(jié)閥安裝位置

              圖4 感溫探頭連接

　　由于目前市場(chǎng)上自力式溫度調(diào)節(jié)閥的感溫器均是金屬材料，而要檢測(cè)鹽酸溫度就必須對(duì)其進(jìn)行防腐處理，考慮到檢測(cè)精度和使用壽命及安裝，對(duì)感溫器做了聚四氟乙烯（F4）防腐，厚度控制在3mm以下，這樣既大大延長(zhǎng)了感溫器的使用壽命，又對(duì)檢測(cè)精度影響不大，而且可以通過校驗(yàn)將測(cè)溫誤差予以消除。閥體需要安裝在蒸汽管路上，前后裝截止閥，并設(shè)旁通，以便檢修（圖3）。
　　感溫探頭需要安裝于石墨換熱器出口處以實(shí)現(xiàn)控制精度，原安裝方式是螺紋連接，不能實(shí)現(xiàn)防腐處理，改為圖4所示的連接方式。這種安裝方式的優(yōu)點(diǎn)是投資較小、安裝方便簡(jiǎn)單、便于維護(hù)，關(guān)鍵是橡膠密封圈的加工制作，考慮到橡膠的彈性和密封效果，膠圈內(nèi)徑尺寸為防腐處理后的感溫器外徑減去1mm，以保證密封效果，外徑靠錐度和兩法蘭的壓緊來保證密封酸液。
　　三、使用效果
　　采用自力式溫度調(diào)節(jié)閥改造投入使用后，酸洗線運(yùn)行一直比較穩(wěn)定，沒有發(fā)生故障，在沒有外界能源的情況下完全實(shí)現(xiàn)了溫度閉環(huán)控制，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，酸液的溫度可以穩(wěn)定的控制在工藝要求的±5℃以內(nèi)。