1.1 酸洗工艺基本理论
1.1.1酸洗的目的
热轧带钢在冷轧之前必须进行酸洗，以除去钢材表面附着的氧化层，为后续加工做好准备。这层氧化层是热轧过程中产生的氧化铁皮或受水腐蚀产生的铁锈。
1.1.2 酸洗机组类型
根据带钢酸洗的工艺分类，可分为连续式酸洗机组和推拉式酸洗机组。
在推拉式酸洗机组中，每条带钢依次被咬入酸洗辊内，不进行焊接，向前推，直至卷成卷状，带钢间歇地通过酸洗机组。推拉式酸洗机组多年来一直用于中等批量的板带生产，近年来经过不断改进和完善，已发展成为适用于年产50万～80万吨的中型冷轧厂的酸洗机组，成为除连续酸洗机组外的又一可选酸洗机组。它与连续酸洗机组相比，具有设备简单、投资少的突出优点，因而具有一定的竞争力。
连续酸洗机组的工艺特点是钢卷逐一开卷后，将钢卷首尾焊接在一起，连续通过酸洗槽。推拉式酸洗是钢卷逐一开卷后通过酸洗槽，卷与卷之间不进行焊接，所以又称半连续酸洗。连续酸洗机组的优缺点如下。
（1）优点：
（a）连续机组除可使用电剪外，还可使用拉剪；
(b)配有拉伸矫直机，具有更好的改善带钢直线度的能力；
（c）机组运转速度较高，一般穿线速度为60m/min，运行速度最高可达230m/min；
(d)采用浅紊流酸洗槽，酸洗时间短，加热启动快，可快速调整酸液成分。
（2）缺点：
（a）由于配有价格昂贵的焊接机、矫正机、前后储料活套等，设备复杂、笨重，要求厂房高度高，因此投资较大；
（b）由于采用焊接方式，钢卷规格变化受到限制，生产组织灵活性不强；
（c）若停机时酸槽内有带钢，再启动时需将带钢导走，不能采用大循环加热酸。
1.1.3 氧化铁皮
（1）氧化铁皮的形成
氧化铁皮是金属在加热、热处理或热加工过程中，在金属表面附着的一层金属氧化物。由于热轧钢带的化学成分、轧制温度、轧后冷却速度、卷取温度等的差异，在钢带表面生成的氧化铁皮的组织、厚度和性能也各有不同。
〔2〕氧化铁皮的成分
氧化皮组织通常有三层，即方铁体层[FeO，氧化亚铁]、四氧化三铁[Fe3O4，磁性氧化铁]和三氧化二铁层[Fe2O3，氧化铁]。Fe2O3层含氧最多，最难溶解。在正常的、未损坏的氧化皮中，它是距离母材最远的外层，中间是Fe3O4层，方铁体层含氧最少，直接附着在铁的表面。这些氧化层之间往往没有明显的分界线，而是互相渗透，几乎没有纯的Fe2O3层。带钢氧化皮的组织。
1.1.4 除磷方法
除鳞（去除氧化铁皮）的方法有三种：机械除鳞、化学除鳞和机械-化学联合法。机械-化学联合法是最常用的除鳞方法。从设备角度可分为弯曲-酸洗和喷丸-酸洗两种形式。在现代冷轧生产线上，主要采用矫直-酸洗除鳞。
根据化学除垢介质的不同，可分为以下几种方法。
（1）硫酸酸洗
硫酸酸洗是将浓度为78%或96%的浓硫酸稀释，间断酸洗时硫酸浓度一般为20%，连续酸洗时硫酸浓度为15%～25%。
（2）盐酸酸洗
由于市售浓盐酸是含32%氯化氢的水溶液，其所含的铁、氯化砷等杂质总量不足0.002%，因此在酸洗时不必考虑其有害后果。盐酸酸洗主要是通过化学作用溶解氧化铁皮，其酸洗浸蚀能力随温度和浓度的升高而急剧增强。盐酸溶解能力强，酸洗速度也相当快。但不能靠任意提高温度来进一步提高酸洗速度，因为在低温下，酸的蒸气压已经很大，而且随温度的升高而急剧增大。通过对盐酸槽上方惰性气体中氯化氢浓度的研究可知，在给定的温度条件下，随盐酸浓度的升高，气体中氯化氢浓度增大。 此外，它也随溶液中三氯化铁含量的增加而增加，但盐酸蒸发最剧烈的是在温度升高时。
盐酸与氧化铁反应生成二价氯化亚铁，只要溶液没有接近饱和状态，氧化铁含量的增加会大大减少酸洗时间。实验表明，加入FeCL2·4H2O的氯化铁，铁的腐蚀加剧。但在操作条件下，与上述实验结果相反，铁的腐蚀没有变化。显然，钢中的伴生元素在生产中起着抑制作用。
（3）用其他酸进行酸洗
除硫酸和盐酸外，其他酸也已使用多年，但范围有限，例如硝酸、氢氟酸、混合酸和磷酸。
1.1.5酸洗机理
带钢表面的氧化铁皮（FeO、Fe3O4、Fe2O3）不溶于水，但当它们被浸泡在酸中或在其表面喷洒酸时，就会与酸发生一系列的化学反应。
酸洗机理可概括为四个方面：
（1）解散
带钢表面的氧化铁皮在酸中溶解，生成能溶于酸的氯化物，从而把带钢表面的氧化铁皮除去，这个动作一般叫溶解。
酸洗过程中氧化铁、金属铁与酸洗液之间的化学反应，可用下列局部过程反应式来表示。
这些局部反应进行的速度不同，且与酸洗液中氢离子的浓度，即酸洗液的pH值有关。
（2）机械剥离
带钢表面的氧化铁皮除了含有氧化铁以外，还含有一部分金属铁。由于氧化铁皮是多孔性的，酸液能通过氧化铁皮的孔隙、裂纹等与铁或基体铁发生反应，产生大量的氢气。由于这部分氢气产生的膨胀压力，能使氧化铁皮从带钢表面剥离下来。我们把这一过程称为剥落效应。
未破坏的氧化层溶解速度很慢，但各种工业氧化层都有裂纹和孔隙，酸洗时酸可进入裂纹和孔隙中直至基体金属。在钢与氧化物的相界处，形成局部电池现象，大大加速了氧化物的溶解过程。氧化物沿相界从金属上裂解下来，最后以氧化皮的形式从金属上脱落。裂解后的氧化物与金属不再有导电关系，分解速度只能很慢。盐酸酸洗时，33%的氧化铁皮被机械剥离掉。
（3）渗透
酸从氧化铁皮的缝隙中渗入，与FeO发生反应。由于FeO比Fe2O3更容易与酸发生反应，所以底层的FeO会溶解在酸中，氧化铁皮就会脱落。这种现象称为渗透。
实际生产中，酸洗机组在酸洗段入口处往往设有拉伸矫直机，它的目的，除对带钢进行矫直外，还在于打碎带钢表面的氧化皮，促进机械剥离和渗透，缩短酸洗时间，提高酸洗速度。
（4）减少
当酸与铁基体发生反应时，生成氢原子，一部分氢原子相互结合形成氢分子而变成气体，另一部分氢原子由于其强还原性，将高价铁的氧化物和高价铁盐还原成易溶于酸的低价氧化物或铁盐。
综上所述，带钢表面氧化铁皮的酸洗过程，实际上是以上四种方式综合作用的结果，强化其中任何一种作用，都会使酸洗速度提高。
1.1.6 影响酸洗的因素
由于大多数国家在新建或改建的酸洗装置中普遍采用盐酸作为酸洗剂，下面主要讲解影响带钢盐酸酸洗的主要因素。
（1）氧化铁皮厚度及结构的影响
酸洗过程就是除去带钢表面氧化铁皮的过程，因此酸洗效果主要取决于氧化铁皮的结构和厚度。根据前面的讨论，当终轧温度在850℃左右，卷取温度在550℃～590℃之间时，带钢上的氧化铁皮最薄，其中富铁矿层较厚，富铁矿转化最少，生成Fe2O3的可能性最小，因此这种氧化铁皮最容易酸洗。
（2）酸洗液浓度和温度的影响
在盐酸酸洗中，提高酸液浓度和温度也可提高酸洗速度。当酸液浓度由2%提高到25%时，盐酸酸洗速度提高约10倍。当温度由18℃升到60℃时，盐酸酸洗速度提高9～10倍。在盐酸溶液中酸洗时，应采用提高浓度而不过度提高温度的方法。
(3)酸液中铁盐含量的影响
当酸含量增加、温度升高时，可减少酸洗时间，而随着FeCl2含量的增加，酸洗时间急剧减少至最小，此时FeCl2浓度比饱和浓度低4%～8%。此后，酸洗时间又急剧增加，直至FeCl2达到饱和，此时酸洗时间最长。酸液温度越低，酸洗时间最短现象越明显。在FeCl2含量为最佳的条件下，即FeCl2浓度比饱和浓度低4%～8%，可得到最短的酸洗时间。目前，特别是当盐酸浓度大于20%～22%时，FeCl2很容易达到饱和状态，所以目前，各国无论是新建还是改建的盐酸酸洗装置，盐酸浓度都不超过20%。 另外，酸液中FeCl2含量的增加，加速了盐酸的挥发，所以在酸洗时，一般将FeCl2的含量控制在较低的范围内。
(4) 酸溶液搅拌的影响
在连续酸洗机组中，酸槽中的酸液不仅受到酸槽结构、喷嘴压力的影响，还受到在酸液中运动的带钢以及酸洗时产生的氢气的影响。因此，带钢表面凝结的蒸汽和表面附着的氢气气泡会得到及时排除，钢材附近的酸液会不断更新，酸液成分保持均匀，使酸液能更好地与带钢表面接触，从而使酸洗过程能够更快、更好地进行，从而提高酸洗速度。
（5）钢种成分的影响
钢中除铁原子外，还含有其他元素的原子。其中有些元素使氧化铁皮非常疏松（如钙），酸液很容易渗透到氧化铁皮中，与氧化铁或基体铁接触，使酸洗变得比较容易。另一些元素使氧化铁皮变得致密，使酸洗比较困难。
需要特别指出的是，虽然含铝钢生成的氧化铁皮比较致密，但生成的氧化铝能被酸溶解，因此含铝钢还是比较容易酸洗的。
另外，钢中碳含量对酸洗速度也有明显的影响，钢中碳含量的增加，酸洗速度加快。这是因为钢中碳含量增加时，氧化铁皮趋于变薄。
（6）带钢矫直的影响
带钢经除铁皮机或拉伸矫直机反复弯曲变形后，由于除铁皮与基铁的塑性不同，铁皮会不同程度地从带钢表面剥落或开裂。因此，除铁皮会明显提高酸洗速度。实验表明，用硫酸酸洗时，使用除铁皮机可使酸洗时间缩短10%～50%。