一種濕法離心拋射研磨料的金屬板帶表面處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冷態(tài)金屬板帶（帶鋼）表面處理的技術(shù)領(lǐng)域，主要通過(guò)一種離心拋射 頭旋轉(zhuǎn)軸與金屬板帶寬度方向（或金屬板帶運(yùn)行方向）呈一定夾角角度的混合射流拋射方 式，實(shí)現(xiàn)以混合有磨料顆粒的高速混合漿料流體對(duì)冷態(tài)金屬板帶表面進(jìn)行均勻、全板寬的 連續(xù)擊打、磨削，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)冷態(tài)金屬板帶的上下寬面一即全板面進(jìn)行連續(xù)、均勻的表面處 理工藝，同時(shí)實(shí)現(xiàn)射流處理后的金屬板帶的正反面無(wú)雜物殘留、表面粗糙度滿足后工序要 求。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬材料在熱態(tài)軋制或熱處理過(guò)程中會(huì)在其表面形成一層由金屬氧化物組成的 致密覆蓋物，俗稱"鱗皮"，該鱗皮的存在對(duì)進(jìn)一步加工處理會(huì)造成影響：一方面使材料的 表面裂縫不易被提前發(fā)現(xiàn)，從而使加工出的成品存在質(zhì)量問(wèn)題；另一方面，易將鱗皮壓入 金屬表面，造成表面質(zhì)量問(wèn)題；此外，堅(jiān)硬的氧化物的存在，會(huì)加速軋輥或拉拔機(jī)的磨損。 因此必須對(duì)進(jìn)入冷軋機(jī)前的鋼板表面進(jìn)行除鱗等表面處理工序，這是冷軋產(chǎn)線上必備的工 藝裝備之一。
[0003] 針對(duì)金屬板帶表面鱗皮的影響，以往，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)企業(yè)均采用化學(xué)濕法進(jìn)行清洗 的加工方式來(lái)清除板帶表面的附著鱗皮。通常，對(duì)于鋼板來(lái)說(shuō)，常采用硫酸、鹽酸及氫氟酸 等強(qiáng)酸性溶液的化學(xué)濕法酸洗工藝。這種化學(xué)濕法酸洗工藝的生產(chǎn)環(huán)境非常惡劣，且因產(chǎn) 生大量殘酸而須進(jìn)行循環(huán)再生處理，另外，目前所述酸再生工藝也必然產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的廢氣排 放。所述酸再生工藝產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)的排放廢氣中含有大量的酸性、腐蝕性成分，如HCL、S02 等，這又直接導(dǎo)致對(duì)大氣的污染。
[0004] 基于此，為解決化學(xué)方法清洗所帶來(lái)的嚴(yán)重環(huán)境污染問(wèn)題，科研工作者進(jìn)行了大 量的研究，并研制開(kāi)發(fā)了多種技術(shù)方法和設(shè)備，以替代這種化學(xué)方法去除金屬表面的鱗 皮。所述方法及設(shè)備包括，如電解除鱗、電解研削除鱗、放電除鱗、電子束除鱗、激光除鱗、研 磨除鱗、拋丸除鱗、反復(fù)彎曲除鱗以及上述不同方法組合的除鱗方法。在近年來(lái)的發(fā)展過(guò)程 中，其中高壓射流除鱗技術(shù)發(fā)展最快，其工業(yè)化進(jìn)程也越發(fā)明顯。
[0005] 為保證高壓射流除鱗的射流方式除鱗后的金屬板帶能順利地進(jìn)入下一步處理工 藝環(huán)節(jié)，同時(shí)又不影響下一步工藝處理的效果，許多研發(fā)單位提出了一系列具有針對(duì)性的 解決措施。具體如下：
[0006] 1)湖南有色金屬重型機(jī)械有限公司就曾利用混合射流方法清除合金棒的表面鱗 皮，根據(jù)該方法，除鱗后的棒材表面采用高壓空氣的吹掃方式來(lái)進(jìn)行表面清除。然而，這種 方法存在的主要缺陷是，無(wú)法吹掃那種嵌入棒材表面的沙粒，造成表面有硬物顆粒殘留，從 而造成棒材在下一步軋制工序中，容易產(chǎn)生因?yàn)橛参镱w粒壓入形成的表面缺陷。
[0007] 2)德國(guó)Airmatic公司同樣也利用混合射流方法清洗金屬平面。其后處理方式為： 利用抽真空的原理，對(duì)處理后的表面堆積物進(jìn)行快速抽吸，實(shí)現(xiàn)板面凈化處理。然而，這種 方式同樣存在以上的問(wèn)題：即，不僅不能有效去除硬物顆粒的嵌入問(wèn)題，同時(shí)因抽吸所需的 板帶平直度要求較高，在板帶板形較差、張力不穩(wěn)定等工況下，其處理效果會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定性差 的缺陷，容易造成某些表面無(wú)法清除干凈的現(xiàn)象。
[0008] 3)美國(guó)TMff (The Material Works)公司提出這樣一種技術(shù)方案（見(jiàn)該申請(qǐng)人中國(guó)[0009] 然而，上述EPS技術(shù)存在板面擊打強(qiáng)度均勻性差、射流利用率較低、板寬橫向的粗 糙度值顯著差異、板寬方向的除鱗能力分布不均勻等缺陷，由于這些缺陷的存在，直接限制 了除鱗后的板面質(zhì)量、除鱗能效與板帶除鱗速度（參見(jiàn)圖8-圖10)。
[0010] 通過(guò)查閱相關(guān)專利，也發(fā)現(xiàn)國(guó)外尤其是日本、德國(guó)等冶金技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家，提出過(guò)諸 多的連續(xù)射流、磨刷除鱗技術(shù)。如日本JP06108277A公開(kāi)了一種在連續(xù)冷軋線上采用噴酸 與刷輥組合使用的除鱗工藝，日本JP55034688A公開(kāi)了一種聯(lián)合PV軋制破鱗一混合磨料高 壓射流除鱗方式。此外，還有日本 JP57142710A、JP57068217A、JP59097711A、JP05092231A、 JP09085329A、JP2002102915 及美國(guó) US5388602 等專利。
[0011] 然而，如同前述，以往技術(shù)尚未能提供這樣一種板面擊打強(qiáng)度均勻、射流利用率 高、板寬橫向粗糙度一致性良好、板寬方向除鱗能力分布均勻的高壓射流除鱗的技術(shù)方案。
[0012] 特別是，根據(jù)以往技術(shù)，尚難以適用于板帶在運(yùn)行過(guò)程中頻繁跑偏的全板寬表面 均勻處理，及難以適用于基于金屬板帶寬度方向或長(zhǎng)度方向存在區(qū)域間厚度差的鱗皮分布 呈現(xiàn)典型不均勻特性的鋼種的全板寬表面均勻處理等。
[0013] 另外，以往技術(shù)尚未能提供這樣一種高壓射流除鱗的技術(shù)方案，所述技術(shù)方案可 降低拋射系統(tǒng)的復(fù)雜性，從而直接提高系統(tǒng)的可靠性和降低系統(tǒng)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 為克服上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于，提供一種濕法離心拋射研磨料的金屬板帶 表面處理方法，根據(jù)本發(fā)明，拋甩頭（拋頭）的旋轉(zhuǎn)軸與金屬板帶寬度方向（或金屬板帶運(yùn) 行方向）呈一定角度設(shè)置，所述濕法離心拋射研磨料的表面處理方法的離心拋射介質(zhì)為磨 料顆粒與水的混合漿料，由此，可實(shí)現(xiàn)金屬板帶在寬度上呈現(xiàn)典型不均勻分布的附著物的 同步清除，并確保板帶寬度方向上的表面微觀形貌具有嚴(yán)格的一致性。根據(jù)本發(fā)明，各拋甩 頭射流在板寬方向上呈現(xiàn)典型的均勻、對(duì)稱分布特征；且在射流非邊部區(qū)域，具有一段較長(zhǎng) 的完全均勻段，使得射流均勻性具有極大的提高。根據(jù)本發(fā)明，無(wú)效射流及"強(qiáng)度過(guò)剩"區(qū) 域大幅減小。根據(jù)本發(fā)明，可有效提高表面處理的均勻性和清除后的均勻板面質(zhì)量。根據(jù) 本發(fā)明，可降低拋射系統(tǒng)的復(fù)雜性，從而直接提高系統(tǒng)的可靠性和降低系統(tǒng)成本。根據(jù)本發(fā) 明，確保其進(jìn)入下一步處理段后完全不影響下一步的工藝處理效果。
[0015] 本發(fā)明的目的又在于，提供一種濕法離心拋射研磨料的金屬板帶表面處理方法。 根據(jù)本發(fā)明，拋甩頭旋轉(zhuǎn)軸與金屬板帶寬度方向平行設(shè)置，即與金屬板帶運(yùn)行方向垂直設(shè) 置，所述濕法離心拋射研磨料的表面處理方法的離心拋射介質(zhì)為磨料顆粒與水的混合漿 料，通過(guò)這種方式可實(shí)現(xiàn)金屬板帶在寬度上呈現(xiàn)典型不均勻分布的附著物的同步清除；各 拋甩頭射流在板寬方向上均呈現(xiàn)典型的均勻、對(duì)稱分布特征，且在射流非邊部區(qū)域，具有一 段較長(zhǎng)的完全均勻段，使得射流均勻性具有極大提高；無(wú)效射流及"強(qiáng)度過(guò)剩"區(qū)域大幅減 ??；可有效提高表面處理的均勻性和清除后的均勻板面質(zhì)量；降低拋射系統(tǒng)的復(fù)雜性，從 而直接提高系統(tǒng)的可靠性和降低系統(tǒng)成本；確保其進(jìn)入下一步處理段后完全不影響下一步 的工藝處理效果。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明所述拋甩頭旋轉(zhuǎn)軸與金屬板帶寬度方向（或金屬板帶運(yùn)行方向）呈一 定角度設(shè)置的濕法離心拋射研磨料的表面處理方法，可以實(shí)現(xiàn)在板帶寬度方向上與板帶長(zhǎng) 度方向上更加均勻一致的除鱗效果。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明，所述除鱗效果具體可說(shuō)明為：鱗皮殘留率、表面粗糙度值的波動(dòng)范圍 在整個(gè)板帶長(zhǎng)度方向上、板帶寬度方向上均勻一致；避免因射流不均勻，造成板帶頭、尾部 因?yàn)轺[皮較厚而去除不盡，在帶鋼非頭尾段因鱗皮較薄而去除過(guò)量；同時(shí)在帶鋼寬度方向 上，因兩側(cè)邊部區(qū)域鱗皮較厚而鱗皮去除不盡，板帶寬度的中間部位因鱗皮較薄，而去除過(guò) 量。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明所述拋甩頭旋轉(zhuǎn)軸與金屬板帶寬度方向（或金屬板帶運(yùn)行方向）呈一 定角度設(shè)置的濕法離心拋射研磨料的表面處理方法，可特別適用于長(zhǎng)度方向與寬度方向鱗 皮分布典型不均勻的金屬板帶，如熱軋后采用高溫卷取工藝的金屬板帶料。這類金屬板帶 的頭尾段鱗皮厚度值較之中間區(qū)域明顯偏高，同時(shí)在帶鋼寬度方向的兩側(cè)邊部鱗皮厚度較 之寬度中間區(qū)域明顯偏高。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明所述拋甩頭旋轉(zhuǎn)軸與金屬板帶寬度方向（或金屬板帶運(yùn)行方向）呈一 定角度設(shè)置的濕法離心拋射研磨料的表面處理方法，采用的離心拋甩頭其葉輪寬度值比之 TMff-EPS拋甩頭更大，為150~200mm，即本發(fā)明采用的是一種寬葉片離心拋甩頭，由此，通 過(guò)介質(zhì)供應(yīng)實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的寬葉輪拋甩出寬的研磨料射流。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明所述拋甩頭旋轉(zhuǎn)軸與金屬板帶寬度方向（或金屬板帶運(yùn)行方向）呈一 定角度設(shè)置的濕法離心拋射研磨料的表面處理方法，所述濕法離心拋射研磨料的表面處理 方法的離心拋射介質(zhì)為磨料顆粒與水的混合物，所述磨料顆粒為天然的剛玉類磨料（如棕 剛玉、白剛玉、單晶剛玉等）、碳化物磨料（如黑碳化硅、綠碳化硅、碳化硼等）等，或人造類 磨料，如鋼丸、鋼砂、鋼絲切丸等金屬加工丸類，所述磨料包括各種尖銳或非尖銳形態(tài)的剛 玉類磨料、碳化物磨料或人造類磨料等。
[0021] 本發(fā)明的目的又在于：提供一種拋甩頭旋轉(zhuǎn)軸與金屬板帶寬度方向（或金屬板帶 運(yùn)行方向）呈一定角度設(shè)置的濕法離心拋射研磨料的表面處理方法，所述濕法離心拋射研 磨料的表面處理方法疊加后的射流強(qiáng)度分布曲線中，單個(gè)拋甩頭形成的射流強(qiáng)度分布局部 峰值與形成有效射流強(qiáng)度分布的均勻平直線之間的強(qiáng)度差異較小，在板帶寬度范圍之外的 無(wú)效區(qū)域范圍較小，同時(shí)"強(qiáng)度過(guò)剩"區(qū)域也顯著減小，由此，可有效節(jié)約了系統(tǒng)電耗與機(jī) 械損耗，直接提高了系統(tǒng)能效和降低系統(tǒng)成本。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明所述一種拋甩頭旋轉(zhuǎn)軸與金屬板帶寬度方向（或金屬板帶運(yùn)行方向） 呈一定角度設(shè)置的濕法離心拋射研磨料的表面處理方法，所述濕法離心拋射研磨料的表面 處理方法特別適用于板帶規(guī)格變化范圍大，長(zhǎng)度方向與寬度方向容易受環(huán)境影響而導(dǎo)致鱗 皮分布不均勻的敏感型鋼種，尤其適用于碳鋼板材的全長(zhǎng)度、全板寬、正反面的同步除鱗處 理。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明所述一種拋甩頭旋轉(zhuǎn)軸與金屬板帶寬度方向（或金屬板帶運(yùn)行方向） 呈一定角度設(shè)置的濕法離心拋射研磨料的表面處理方法，所述濕法離心拋射研磨料的表面 處理方法特別適用于鋼板帶材的全長(zhǎng)度、全板寬、正反面同步除鱗處理，所述鱗片在金屬板 帶寬度方向上呈現(xiàn)兩側(cè)與中間區(qū)域的厚度差在5um以上的鱗皮分布呈現(xiàn)典型不均勻特性 的鋼種，在金屬板帶長(zhǎng)度方向的頭尾部與中間區(qū)域的厚度差在7um以上的鱗皮分布呈現(xiàn)典 型不均勻特性的鋼種，同時(shí)適用于金屬板帶的板形不良或張力波動(dòng)導(dǎo)致帶鋼