[发明专利]一种湿法离心抛射研磨料的金属板带表面处理方法

说明书

技术领域

本发明属于冷态金属板带(带钢)表面处理的技术领域，主要通过一种离心抛射头旋转轴与金属板带宽度方向(或金属板带运行方向)呈一定夹角角度的混合射流抛射方式，实现以混合有磨料颗粒的高速混合浆料流体对冷态金属板带表面进行均匀、全板宽的连续击打、磨削，从而实现对冷态金属板带的上下宽面—即全板面进行连续、均匀的表面处理工艺，同时实现射流处理后的金属板带的正反面无杂物残留、表面粗糙度满足后工序要求。

背景技术

金属材料在热态轧制或热处理过程中会在其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影响:一方面使材料的表面裂缝不易被提前发现,从而使加工出的成品存在质量问题；另一方面，易将鳞皮压入金属表面,造成表面质量问题；此外,坚硬的氧化物的存在,会加速轧辊或拉拔机的磨损。因此必须对进入冷轧机前的钢板表面进行除鳞等表面处理工序，这是冷轧产线上必备的工艺装备之一。

针对金属板带表面鳞皮的影响，以往，国内外生产企业均采用化学湿法进行清洗的加工方式来清除板带表面的附着鳞皮。通常，对于钢板来说，常采用硫酸、盐酸及氢氟酸等强酸性溶液的化学湿法酸洗工艺。这种化学湿法酸洗工艺的生产环境非常恶劣，且因产生大量残酸而须进行循环再生处理，另外，目前所述酸再生工艺也必然产生对应的废气排放。所述酸再生工艺产生的对应的排放废气中含有大量的酸性、腐蚀性成分，如HCL、SO2等，这又直接导致对大气的污染。

基于此，为解决化学方法清洗所带来的严重环境污染问题,科研工作者进行了大量的研究,并研制开发了多种技术方法和设备,以替代这种化学方法去除金属表面的鳞皮。所述方法及设备包括，如电解除鳞、电解研削除鳞、放电除鳞、电子束除鳞、激光除鳞、研磨除鳞、抛丸除鳞、反复弯曲除鳞以及上述不同方法组合的除鳞方法。在近年来的发展过程中，其中高压射流除鳞技术发展最快，其工业化进程也越发明显。

为保证高压射流除鳞的射流方式除鳞后的金属板带能顺利地进入下一步处理工艺环节，同时又不影响下一步工艺处理的效果，许多研发单位提出了一系列具有针对性的解决措施。具体如下：

1)湖南有色金属重型机械有限公司就曾利用混合射流方法清除合金棒的表面鳞皮，根据该方法，除鳞后的棒材表面采用高压空气的吹扫方式来进行表面清除。然而，这种方法存在的主要缺陷是，无法吹扫那种嵌入棒材表面的沙粒，造成表面有硬物颗粒残留，从而造成棒材在下一步轧制工序中，容易产生因为硬物颗粒压入形成的表面缺陷。

2)德国Airmatic公司同样也利用混合射流方法清洗金属平面。其后处理方式为：利用抽真空的原理，对处理后的表面堆积物进行快速抽吸，实现板面净化处理。然而，这种方式同样存在以上的问题：即，不仅不能有效去除硬物颗粒的嵌入问题，同时因抽吸所需的板带平直度要求较高，在板带板形较差、张力不稳定等工况下，其处理效果会出现稳定性差的缺陷，容易造成某些表面无法清除干净的现象。

3)美国TMW(TheMaterialWorks)公司提出这样一种技术方案(见该申请人中国公开号为“CN101516532A”的中国专利及美国公开号为“US7601226B2”的美国专利)：利用离心抛甩的方式——抛丸机的抛射原理，在其磨料中利用水介质代替传统抛丸机的空气，形成水与磨料颗粒的二项混合浆料，而后将浆料通过某种装置以一定的压力与流量注入高速旋转的离心抛甩头内，通过离心抛甩(抛射)的高速离心力作用实现混合浆料高速、持续的击打金属板带表面，以此来实现金属板带表面的湿法除鳞，该技术也称为EPS技术。

然而，上述EPS技术存在板面击打强度均匀性差、射流利用率较低、板宽横向的粗糙度值显著差异、板宽方向的除鳞能力分布不均匀等缺陷，由于这些缺陷的存在，直接限制了除鳞后的板面质量、除鳞能效与板带除鳞速度(参见图8-图10)。

通过查阅相关专利，也发现国外尤其是日本、德国等冶金技术发达国家，提出过诸多的连续射流、磨刷除鳞技术。如日本JP06108277A公开了一种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。此外，还有日本JP57142710A、JP57068217A、JP59097711A、JP05092231A、JP09085329A、JP2002102915及美国US5388602等专利。

然而，如同前述，以往技术尚未能提供这样一种板面击打强度均匀、射流利用率高、板宽横向粗糙度一致性良好、板宽方向除鳞能力分布均匀的高压射流除鳞的技术方案。