不锈钢酸洗线中的机械除磷法应用综述

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　　摘 要 不锈钢在石化，化工，能源等部门有着广泛的应用。随着经济的不断发展，不锈钢的消费领域不断拓展。不锈钢因其具有良好的耐腐蚀性能，可加工性等特点，在社会发展中发挥着日益重要的作用。不銹钢生产工艺中会产生结构复杂的氧化皮，影响产品质量。目前一般采用酸洗工艺除磷，但酸洗过程中产生大量的废酸与氮氧化物废气等，为减轻酸洗负荷，本文结合现有酸洗工艺，开发机械除磷技术，对物理清除不锈钢表面养护和除磷效果进行分析。
　　关键词 不锈钢；酸洗线；机械除磷法
　　不锈钢产生于20世纪，因其良好的耐腐蚀，优良的加工性能，广泛应用于工农业，及日常生活领域，不锈钢主要分为马氏体不锈钢，奥氏体不锈钢与铁素体不锈钢，近年来我国不锈钢销售产量居于世界首位，但我国不锈钢产业技术水平与国际先进水平存在很大的差距。如何高效清除不锈钢生产中的氧化皮是制约不锈钢行业发展的重要因素[1]。不锈钢生产中经历热轧，退火等多道工序，受高温氧化影响，不锈钢表面形成牢固的磷皮，影响产品的外观，关系到不锈钢后续加工工艺，磷皮的存在易造成墨点等缺陷，致使处理线机组降速。磷皮易被压入刚基体，坚硬的氧化皮在皮压入轧辊将加速轧辊磨损，出现磷皮不易发现表面有裂缝的材料，磷皮工艺关系着产品的质量，研究不锈钢磷皮处理方法具有重要意义。
　　1 不锈钢酸洗线机械处理法简介
　　20世纪80年代苏联开发出首台APO除磷装置，其工作原理是带钢先通过拉伸矫直机预拉伸，经除磷箱，箱中的铁粒磨料受外力作用产生复合运动，实现除磷。给方法环保，且经济效益高。常与酸洗生产线结合加快除磷速度。此方法用于宽规格带钢时易造成除磷不均，未得到广泛应用。
　　拉矫破磷法利用拉矫坡磷机破坏表面氧化铁皮，拉矫破磷机工作园林采用机械法对带钢进行反复弯曲，有良好的延展性的铁基体受力后产生一定的弹塑性变形。附着力小的表面氧化铁皮受到大于其破坏强度内应力发生破裂。
　　抛丸机产生于30年代，主要由抛丸器，提升机，除尘系统等组成，其工作原理是利用叶轮旋转离心力将钢丸高速抛射，通过除尘器回收脱落的磷皮，可重复使用的钢丸重新进入叶轮装置，抛丸除磷方法效率高，可联合酸洗共同除磷。
　　SCS技术在2001年初步形成，利用机械方式去除带钢表面的磷皮，在密闭的空间内，高速旋转的研磨辊根据带钢厚度自动调节上下辊轮间距，通过研磨与水冲击清洗钢板表面氧化铁皮。经SCS处理后的不锈钢产品质量好，成本低。在生产中不会产生废酸，减少了现有酸洗技术中酸洗处理所需的空间。SCS工艺处理板材不能全部替代冷热轧板材，SCS处理带钢不能连续电镀锌。
　　日本开发了研磨刷除磷技术，除掉部分抛丸后残留的氧化皮，采用该技术有效去除部分不锈钢氧化皮，降低带钢表面粗糙度，该装置采用卡片刷，不锈钢表面无刷辊纹产生，已在许多生产线得到应用。但研磨刷损耗较大，装置占空间较大。为进一步缩小除磷装置体积，需开发新型物理除磷装置，减少酸洗用量。
　　2 不锈钢酸洗线机械除磷法的实验
　　430不锈钢是节镍不锈钢，具有良好的耐蚀性，本文主要以430不锈钢为研究对象，综合表面形貌，粗糙度等因素，采用失重法研究刷辊除磷后不锈钢的酸洗速度。实际生产中采用连续酸洗线，实验室无法实现钢板连续运行，采用单张钢板实验，要求钢板稳定通过。为实验装置设计带来了较大难度。刷辊除磷装置由刷辊，变频驱动电机等组成。通过调节装置可改变刷辊与钢板的接触力，通过改变电流控制刷辊与钢板的接触力[2]。
　　连续生产线经连续退火炉后无剪切装置，本实验材料为工业生产经罩式退火炉430不锈钢热轧板，氧化皮形态与连退炉相同。采用试样能模拟实际连线的除磷过程。
　　将现场取回的试样钢板剪切成实验装置可使用的试样尺寸，放置在刷辊除磷装置平台，开启电动旋转刷辊，启动夹送辊变频电机，刷辊电机电流控制在10A左右，经每道次刷辊除磷后钢板取出进行后续分析。
　　430不锈钢黑皮经刷辊除磷后表面磷皮明显减少，经刷辊除磷处理后不锈钢表面疏松氧化皮脱落，喷砂工艺可去掉表面大部分疏松磷皮，前道喷砂工艺对后续刷辊除磷处理有影响。经处理后的不锈钢再经刷辊处理，表面仍留有突出的氧化物。
　　430不锈钢表面氧化物皮厚度为5-10μm，断续分布，靠近基体处的下表层氧化皮致密连续，经轻喷处理，不锈钢下表层氧化皮与基体出现裂纹。氧化皮厚度明显降低，刷辊除磷工艺对430不锈钢黑皮板有效，可在喷砂处理基础上去除氧化铁皮。
　　刷辊除磷处理可去除带钢表面疏松氧化铁皮，喷砂走枪速度对不锈钢除磷效率有影响，喷砂走枪速度慢，导致除磷效率高，影响下一步工艺。
　　不锈钢酸洗刷辊除磷技术能有效去除喷砂后剩余氧化铁皮，显著改善430不锈钢表面粗糙度，经复合处理的钢板处理效率高。430不锈钢中喷版经刷辊处理，可提高酸洗效率，经复合处理后，酸洗时间缩至64s，酸洗后表面平整均匀。430不锈钢轻喷钢板经刷辊处理，可提高酸洗效率，经复合处理后，酸洗时间缩至79s，酸洗后表面平整均匀[2]。
　　3 结束语
　　本文采用刷辊除磷实验装置，获取了不锈钢板物理处理法除磷新型刷辊处理技术相关工艺参数，为各种刷辊除磷效果判定提供了定量化依据。用X射线衍射仪对430不锈钢表面氧化皮结构进行分析，用失重法研究了材料酸洗中的动力学规律。物理方法清除钢铁产品表面氧化皮的技术已有很长的历史，但技术的缺陷是产品表面粗糙度难控制。采用抛丸除磷经常出现除磷丸嵌入钢板表面形成新的缺陷。此技术的缺陷是占地面积大，已有生产线进行除磷改造受现场空间限制，随着用户对产品表面光洁度要求的提升，酸洗环保压力增大，开发新型刷辊技术具有重要意义。
　　参考文献
　　[1] 李卫东.机械除磷法在不锈钢酸洗线的应用[J].金属世界，2017， （05）：61-63.
　　[2] 童璐，向顺华，郭水华，等.不锈钢酸洗线刷辊除磷技术的研究[J].上海金属，2016，38（03）：68-72，78.
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