一种金属板带少酸除鳞工艺的制作方法

1.本发明属于态金属板带物理除鳞技术领域，尤其涉及一种金属板带少酸除鳞工艺。


背景技术：

2.主要用于实现对冷态硬质金属板带进行物理除鳞，同时保证除鳞后的金属板带的正反面鳞皮残留率足够低，显著降低后续酸洗的除鳞负荷，达到降低酸耗、提高产能的少酸除鳞目标，是有关冷态金属板带表面处理技术的发明创造，金属材料在热态轧制或热处理过程中会在表面形成一层由金属氧化物组成的致密覆盖物，俗称“鳞皮”，该鳞皮的存在对进一步加工处理会造成负面影响：一方面使材料表面裂缝不易发现，从而使加工成品存在各种质量缺陷；另一方面，鳞皮极易压入金属表面，造成表面凹坑、麻点等外观质量问题；此外，坚硬的氧化物会加速轧辊、磨具等设备磨损。
3.为去除鳞皮，国内外生产企业主要采用化学湿法进行除鳞。对于钢质板卷，通常采用硫酸、盐酸、氢氟酸、硝酸或双氧水等强酸性溶液。这种化学湿法酸洗的大生产环境十分恶劣，且因为生产而产生的大量残酸必须进行循环再生处理，目前算再生工艺也必然产生对应的废气排放，其排放的废气中含有大量的酸性、腐蚀性成分，如hcl、so2等，直接污染大气。
4.基于此，为解决化学方法清洗说带来的严重环境污染问题，科研工作者进行了大量的研究，研制了多种技术和设备，以替代这种化学方法去除金属表面的鳞皮，如拉矫破鳞、抛丸预除鳞、激光除鳞、射流除鳞以及上述不同方法组合的除鳞方法。
5.韩国浦项(参见专利us2011097973a1)2009年公开了一种拉矫后串联干抛丸，然后通过平整压延与刷辊的组合，实现鳞皮清除；并报道了平整压延、干抛丸、刷辊的三者的工艺顺序可根据产线的工艺要求实现灵活变更。然而，这种工艺无法适应高碳、高硅的脆性金属卷的除鳞，因通过拉矫后，带钢边部容易产生裂纹，在稳定生产期间极易断带，造成生产中断；而后在2011年再次公开了一种泥浆射流串联在拉矫破鳞机之后的除鳞工艺(参见专利kr20130064616a)，但同样因拉矫对金属板带有明确的韧性要求，而无法满足高碳、高硅等这类脆性金属卷带。
6.美国tmw公司在2005年公开了一种带水刷洗带钢的scs工艺(参见专利us7077724)，采用独立的开收卷机组，采用两对刷辊，按同向方式进行刷洗，达到预处理的目标。这种同向刷洗的工艺，只能单独使用，如果嵌入连续机组中很容易导致张力无法控制的结果。为此，该方案仅能作为重卷模式的预除鳞，不能串联在酸洗机组之中。
7.另外，中国的张柳竹于2015年公开了这一种组合式刷辊设备，但并未就该设备如何在连续机组中应用做详细论述。
8.同时也发现国外冶金技术发达国家，其虽然提出了众多的连续射流、磨刷除鳞技术如日本jp06108277a公开了在连续冷轧线上采用喷酸与刷辊组合使用的除鳞工艺、日本jp55034688a公开了一种联合pv轧制破鳞—混合磨料高压射流除鳞方式、日本
jp57142710a、jp57068217a、日本jp59097711a、以及加拿大的tmw公司自2001年以后公开了一系列的针对钢板表面鳞皮的清除技术us20080108281(a1)、us20080182486(a1)以及us20090227184(a1)等，另外西欧us5388602、日本专利jp05092231a、jp09085329a以及jp2002102915等均没有提出一种有效处理脆性金属板带表面鳞皮的技术。
9.基于以上，为针对高碳、高硅这类韧性差、脆性大的热轧钢卷的少酸、高效除鳞，本次公开一种新型的除鳞工艺，实现对这类金属板卷的除鳞加工，达到提高除鳞速度的同时，实现少酸的目标。


技术实现要素：

10.本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种可以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种金属板带少酸除鳞工艺。
11.本发明是这样实现的，一种金属板带少酸除鳞工艺，包括至少一套前置预除鳞单元、一套刷辊系统和化学酸洗的槽体，所述前置预除鳞单元用于实现对金属板带、的上下表面鳞皮进行首次清除、鳞皮破裂，并通过留下大量凹坑的方式提高板面的粗糙度，所述化学酸洗的槽体用于对仅残留有少量鳞皮的带钢进行化学浸泡，去除最终残留的少量鳞皮，达到最终所需的合格成品，所述刷辊系统包括两对外置挤干辊，与两套刷辊系统，在高粗糙度的带钢表面进行物理刷洗，实现对残留鳞皮的进一步清除，带钢表面的鳞皮残留率进一步降低。
12.所述金属板带(温度不高于℃的金属板带)通板运行至前置预除鳞单元处，通过预除鳞单元的混合射流击打、磨削，对鳞皮进行首次的破裂、去除，带钢表面存留大量的、微小的打击凹坑。此时的带钢再经过冲洗箱体的清理，对带钢表面的磨料完全去除，达到仅残留水的目标。
13.所述带钢进入刷洗系统，带钢先进入刷洗箱体的入口挤干辊缝，确保带钢的板面标高与工艺高度吻合，稳定进入第一对刷辊与，而后带钢穿过出口挤干辊的辊缝，最终保证带钢的工艺高度始终保持工艺高度范围内，且在两对刷辊/压下并开始磨削时，带钢的工艺高度在前后张力的作用下，仍然保持工艺高度范围内，不超差。
14.所述带钢经过除水挤干辊后，带钢的板面残水大部分被去除，仅残留表面的微量水膜，而后通过烘干系统进行板面干燥后，进入后续的酸槽，实现金属板带的最终鳞皮清除。
15.所述预除鳞单元的具体除鳞方式，可特别指出为混合有磨料颗粒的水溶液(可俗称浆料)的高速喷射、击打，达到除鳞的目标，该工艺显著区别于干抛丸与矫直工艺，所述预除鳞系统所采用的浆料中含有的水，其水质标准为常温的工业用净循环水，具体可详细说明为：温度在℃以下、值在颗粒物含量低于硬物颗粒物的最大粒度为目。
16.所述预除鳞系统中所采用的浆料中混合的砂状硬物颗粒，其具体详细说明可包括天然的刚玉类磨料(如棕刚玉、白刚玉、单晶刚玉等)、碳化物磨料(如黑碳化硅、绿碳化硅、碳化硼等)、钢丸、钢丝切丸等金属加工丸类。
17.所述冲洗单元为水冲洗方式，水体为预除鳞单元的循环水，也可以为普通的工业用水，如工业净环水、消防水等，所述除水挤干辊为钢制辊面的包胶辊体，辊面硬度通常为邵氏度值度之间；所述烘干单元为温度超过℃的空气吹扫系统，实现对板面表满的残留水
膜进行去除、干燥，所述酸洗系统，为含有一定浓度、一定温度的酸洗液的槽体，其中酸洗液成分可以为硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸、双氧水及各种混合酸等。
18.所述刷洗系统，其具体方式为：具有刷丝的旋转辊体直接与金属板带接触磨削的同时，持续喷射冷却水；通常包括入口挤干辊、第一对刷辊、第二对刷辊、出口挤干辊这四个工艺设备。其中，第一对刷辊与第二对刷辊的刷辊旋转方向正好相反，目的是对冲刷辊所产生的张力；入口挤干辊与出口挤干辊均为包胶辊，目的是在夹紧带钢的同时，可实现对刷洗期间所产生的水雾、射流飞溅等进行有效阻挡。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
20.本发明充分利用混合射流除鳞与磨削刷洗系统的联合作用，取消拉矫破鳞，从而实现了对脆性金属板材的预除鳞高效处理，达到少酸、高效的除鳞目标。由于本专利所采用技术已经成熟，可以实施，推广应用完全可行。另一方面，本专利能很好的适应公司对冶金生产的环保要求以及进一步提升产品竞争力的要求，提高冶金企业的节能减排的能力。因此，本发明在冷轧生产领域具有广阔的应用前景，并且采用混合射流工艺替代干抛丸，取消矫直破鳞方式，可有效解决脆性钢板(如高牌号硅钢、高碳钢等)的断裂风险，再通过混合射流的高粗糙度化，串联刷洗系统的磨削除鳞，达到进入酸槽前的表面鳞皮残留率足够低。
附图说明
21.图1是本发明实施例提供的的少酸除鳞工艺布置图；
22.图2是本发明实施例提供的带钢处理工艺布置图；
23.图3是本发明实施例提供的硅钢处理工艺布置图；
24.图4是本发明实施例提供的破磷处理工艺布置图；
25.图5是本发明实施例提供的对比传统除鳞工艺对比图。
具体实施方式
26.为能进一步了解本发明的本发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
27.下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
28.如图1至图5所示，本发明实施例提供的钢坯经过热轧机分卷轧制后卷曲，然后在进入冷轧、热镀以及冲压等工艺之前，均需进行除鳞。此时钢卷1在产线前置设备的作用下实现了头尾焊接的连续化处理，即钢板在进入预除鳞系统13之前，已成为一个无限长度的连续化钢板1，温度不高于200℃，在产线前后机组张力的作用下沿着辊道运行至预除鳞系统13处，此时系统13内的发射器13a开始喷射压力为5bar、含有质量比超过50％的磨料颗粒的混合射流13b，发射器13a通过多道次的同位或错位排布(视钢板宽度)，实现对钢板1的射流强度均匀分布，如此带钢1的表面实现了鳞皮的均匀剥离、松脱。
29.开裂鳞皮后的带钢3a2顺次进入水冲洗单元14处，实现对板面3a2表面的全部磨料颗粒、鳞皮粉末的冲洗去除，达到板面3a2仅残留水分即可。
30.如此，带钢3b2由冲洗系统14进入刷洗系统15中。挤干辊15a1的辊缝提前打开(视机组为全连续还是推拉式，全连续无需打开)，确保带头或焊缝能顺利通过；而后，带钢3b2先进入刷洗箱体15的入口挤干辊15a1辊缝，带钢3b2的板面在挤干辊15a1的托举下，其板面
标高与工艺高度吻合，稳定进入第一对刷辊15b1与第二对刷辊15b2中，而后带钢穿过出口挤干辊15a2的辊缝，最终保证带钢3b2的工艺高度始终保持工艺高度范围内，且在两对刷辊15b1/15b2压下并开始磨削时，带钢3b2的工艺高度在前后张力的作用下，仍然保持工艺高度范围内，不超差。其中第一对刷辊15b1，上下辊体相对转动，在与板面3b2接触区域的刷丝均向带钢的入口方向运动；在第二对刷辊15b2，上下辊体也是相对转动，在于板面3b2接触区域的刷丝均朝带钢出口方向运动。且两对刷辊15b1/15b2的转速相等、压下量相当。
31.如此处理后的带钢3c2进入挤干单元16与干燥系统17，确保钢板3d2表面不会残留任何显著的水渍，处理后的带钢3d2顺次进入酸洗系统12，基于酸洗的化学作用，实现对带钢3d2表面微量鳞皮残留的进一步清除，以生产出后工艺所需表面质量的带钢，完成工艺目标。
32.实施例二：
33.参照图2，带钢1经过开卷单元实现带钢开卷之后，顺次进入预除鳞系统13，经过混合射流击打后的带钢3a2，其表面鳞皮被去除部分，且留下大量的细小凹坑，表面粗糙度较大；如此处理后带钢3a2顺次进入冲洗段14，板面3b2表面无磨料，仅残留水；如此板面进入除水挤干16与烘干装置17后，板面无水、无磨料，但残留部分鳞皮，再进入酸洗系统12实现残留鳞皮的完全清除后，达到工艺目标。
34.实施例三：
35.参照图3，对于硅钢的部分牌号，由于其本质脆性，不能采用拉矫破鳞或多辊矫直破鳞，且其氧化层中残存于最里层的鳞皮组织，不易溶解于盐酸，而其它鳞皮组织均为典型的fe氧化物，盐酸加工非常方便。为此，按本实施例三可有效解决此类问题：钢板1在进入预除鳞系统13，此时系统13内的发射器13a开始喷射压力为5bar、含有质量比超过50％的钢砂的混合射流13b，带钢1的表面实现了鳞皮的均匀剥离、松脱；开裂鳞皮后的带钢3a2顺次进入水冲洗单元14处，实现对板面3a2表面的全部磨料颗粒、鳞皮粉末的冲洗去除，达到板面3c3仅残留水分即可；而后，带钢3b2先进入刷洗箱体15的入口挤干辊15a1辊缝，带钢3b2的板面在挤干辊15a1的托举下，其板面标高与工艺高度吻合，稳定进入第一对刷辊15b1与第二对刷辊15b2中，而后带钢穿过出口挤干辊15a2的辊缝，最终保证带钢3c3的工艺高度始终保持工艺高度范围内；其中第一对刷辊15b1，上下辊体相对转动，在与板面3b2接触区域的刷丝均向带钢的入口方向运动；在第二对刷辊15b2，上下辊体也是相对转动，在于板面3b2接触区域的刷丝均朝带钢出口方向运动。且两对刷辊15b1/15b2的转速相等、压下量相当。如此处理后的带钢3c3进入挤干单元16与干燥系统17，确保钢板3d4表面不会残留任何显著的水渍，处理后的带钢3d2顺次进入酸洗系统12，基于酸洗的化学作用，实现对带钢3d2表面微量鳞皮残留的进一步清除，但仍保留最后一层难溶解的氧化层，如此带钢5a4再次进入第二组刷洗系统18，陆续通过入口挤干18a1、第一组刷辊18b1、第二组刷辊18b2、出口挤干18a2的最终处理后，板面残留鳞皮得以完全清除，且表面粗糙度形貌得以有效改善，达到最终后工艺所需表面质量，达到工艺目标。
36.实施例四：
37.参照图4，对于高强钢、不锈钢的部分韧性较强的钢种，由于其能承受弯折且不易开裂，可采用拉矫破鳞或多辊矫直破鳞，且其鳞皮组织中始终存在难溶与酸液的氧化层，直接导致酸洗降速或板面光洁度无法达标等问题。为此，按本实施例四可有效解决，通过钢板
1在进入拉矫破鳞系统10，对鳞皮进行开裂与松弛，产生大量裂纹，输出带钢2进入预除鳞系统13，此时系统13内的发射器13a开始喷射压力为5bar、含有质量比超过50％的钢砂的混合射流13b，带钢2的表面实现了鳞皮的均匀剥离、松脱；开裂鳞皮后的带钢3a1顺次进入水冲洗单元14处，实现对板面3a1表面的全部磨料颗粒、鳞皮粉末的冲洗去除，达到板面3b1仅残留水分即可；而后，带钢3b1先进入刷洗箱体15的入口挤干辊15a1辊缝，带钢3b2的板面在挤干辊15a1的托举下，其板面标高与工艺高度吻合，稳定进入第一对刷辊15b1与第二对刷辊15b2中，而后带钢穿过出口挤干辊15a2的辊缝，最终保证带钢3c1的工艺高度始终保持工艺高度范围内；其中第一对刷辊15b1，上下辊体相对转动，在与板面3b2接触区域的刷丝均向带钢的入口方向运动；在第二对刷辊15b2，上下辊体也是相对转动，在于板面3b1接触区域的刷丝均朝带钢出口方向运动。且两对刷辊15b1/15b2的转速相等、压下量相当。如此处理后的带钢3c1进入挤干单元16与干燥系统17，确保钢板3d1表面不会残留任何显著的水渍，处理后的带钢3d1顺次进入酸洗系统12，基于酸洗的化学作用，实现对带钢3d1表面微量鳞皮残留的进一步清除，板面残留鳞皮得以完全清除，达到最终后工艺所需表面质量，达到工艺目标。
38.以上借助于具体实施例描述了本发明专利的具体实施方式，但是应该理解的是，这里具体的描述不应理解为对本发明的实质和范围的限定，该发明不仅适用于金属板带除鳞处理，同样也可运用于金属条状物、金属管状物、金属棒状物的除鳞生产中，所有这些本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例作出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。
39.本发明的工作原理：
40.在使用时，首先前置预除鳞单元13用于实现对金属板带1、2的上下表面鳞皮进行首次清除、鳞皮破裂，并通过留下大量凹坑的方式提高板面的粗糙度，所述化学酸洗的槽体12用于对仅残留有少量鳞皮的带钢3c进行化学浸泡，去除最终残留的少量鳞皮，达到最终所需的合格成品5a，所述刷辊系统15包括两对外置挤干辊15a，与两套刷辊系统15b，在高粗糙度的带钢3b表面进行物理刷洗，实现对残留鳞皮的进一步清除，带钢3c表面的鳞皮残留率进一步降低。
41.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
42.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种金属板带少酸除鳞工艺，包括至少一套前置预除鳞单元13、一套刷辊系统15和化学酸洗的槽体12，其特征在于：所述前置预除鳞单元13用于实现对金属板带1、2的上下表面鳞皮进行首次清除、鳞皮破裂，并通过留下大量凹坑的方式提高板面的粗糙度，所述化学酸洗的槽体12用于对仅残留有少量鳞皮的带钢3c进行化学浸泡，去除最终残留的少量鳞皮，达到最终所需的合格成品5a，所述刷辊系统15包括两对外置挤干辊15a，与两套刷辊系统15b，在高粗糙度的带钢3b表面进行物理刷洗，实现对残留鳞皮的进一步清除，带钢3c表面的鳞皮残留率进一步降低。2.如权利要求1所述的一种金属板带少酸除鳞工艺，其特征在于：所述金属板带1(温度不高于200℃的金属板带)通板运行至前置预除鳞单元13处，通过预除鳞单元13的混合射流击打、磨削，对鳞皮进行首道次的破裂、去除，带钢3a2表面存留大量的、微小的打击凹坑，此时的带钢3a2再经过冲洗箱体14的清理，对带钢3a2表面的磨料完全去除，达到仅残留水的目标。3.如权利要求2所述的一种金属板带少酸除鳞工艺，其特征在于：所述带钢3b2进入刷洗系统15，带钢3b2先进入刷洗箱体15的入口挤干辊15a1辊缝，确保带钢3b2的板面标高与工艺高度吻合，稳定进入第一对刷辊15b1与15b2，而后带钢穿过出口挤干辊15a2的辊缝，最终保证带钢3b2的工艺高度始终保持工艺高度范围内，且在两对刷辊15b1/15b2压下并开始磨削时，带钢3b2的工艺高度在前后张力的作用下，仍然保持工艺高度范围内，不超差。4.如权利要求3所述的一种金属板带少酸除鳞工艺，其特征在于：所述带钢3c2经过除水挤干辊16后，带钢3c2的板面残水大部分被去除，仅残留表面的微量水膜，而后通过烘干系统17进行板面干燥后，进入后续的酸槽12，实现金属板带3d2的最终鳞皮清除。5.如权利要求1所述的一种金属板带少酸除鳞工艺，其特征在于：所述预除鳞单元13的具体除鳞方式，可特别指出为混合有磨料颗粒的水溶液(可俗称浆料)的高速喷射、击打，达到除鳞的目标，该工艺显著区别于干抛丸与矫直工艺，所述预除鳞系统13所采用的浆料中含有的水，其水质标准为常温的工业用净循环水，具体可详细说明为：温度在100℃以下、ph值在6.5～9、颗粒物含量低于20mg/l、硬物颗粒物的最大粒度为120目。6.如权利要求5所述的一种金属板带少酸除鳞工艺，其特征在于：所述预除鳞系统13中所采用的浆料13b中混合的砂状硬物颗粒，其具体详细说明可包括天然的刚玉类磨料(如棕刚玉、白刚玉、单晶刚玉等)、碳化物磨料(如黑碳化硅、绿碳化硅、碳化硼等)、钢丸、钢丝切丸等金属加工丸类。7.如权利要求1所述的一种金属板带少酸除鳞工艺，其特征在于：所述冲洗单元14为水冲洗方式，水体为预除鳞单元13的循环水，也可以为普通的工业用水，如工业净环水、消防水等，所述除水挤干辊16为钢制辊面的包胶辊体，辊面硬度通常为邵氏60度值90度之间；所述烘干单元17为温度超过80℃的空气吹扫系统，实现对板面3d2表满的残留水膜进行去除、干燥，所述酸洗系统12，为含有一定浓度、一定温度的酸洗液的槽体，其中酸洗液成分可以为硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸、双氧水及各种混合酸等。8.如权利要求1所述的一种金属板带少酸除鳞工艺，其特征在于：所述刷洗系统15，其具体方式为：具有刷丝的旋转辊体直接与金属板带3b2接触磨削的同时，持续喷射冷却水；通常包括入口挤干辊15a1、第一对刷辊15b1、第二对刷辊15b2、出口挤干辊15a2这四个工艺设备，其中，第一对刷辊15b1与第二对刷辊15b2的刷辊旋转方向正好相反，目的是对冲刷辊
所产生的张力；入口挤干辊15a1与出口挤干辊15a2均为包胶辊，目的是在夹紧带钢的同时，可实现对刷洗期间所产生的水雾、射流飞溅等进行有效阻挡。

技术总结
本发明公开了一种金属板带少酸除鳞工艺，包括至少一套前置预除鳞单元、一套刷辊系统和化学酸洗的槽体，所述前置预除鳞单元用于实现对金属板带、的上下表面鳞皮进行首次清除、鳞皮破裂，并通过留下大量凹坑的方式提高板面的粗糙度，本发明充分利用混合射流除鳞与磨削刷洗系统的联合作用，取消拉矫破鳞，从而实现了对脆性金属板材的预除鳞高效处理，达到少酸、高效的除鳞目标。本发明在冷轧生产领域具有广阔的应用前景，并且采用混合射流工艺替代干抛丸，取消矫直破鳞方式，可有效解决脆性钢板(如高牌号硅钢、高碳钢等)的断裂风险，再通过混合射流的高粗糙度化，串联刷洗系统的磨削除鳞，达到进入酸槽前的表面鳞皮残留率足够低。达到进入酸槽前的表面鳞皮残留率足够低。达到进入酸槽前的表面鳞皮残留率足够低。


技术研发人员：李军 石教伦 李鹏
受保护的技术使用者：武汉乾冶工程技术有限公司
技术研发日：2023.05.25
技术公布日：2023/8/13