CN114345959A - 一种可获取优良表面形貌的无酸除鳞***及除鳞方法 - Google Patents

Abstract

一种可获取优良表面形貌的无酸除鳞***及除鳞方法，涉及金属板带的表面处理技术领域，包括依次设置的开卷机、第一夹送转向辊、矫直机、射流发生装置、第二夹送转向辊和收卷机，射流发生装置与第二夹送转向辊之间设置有研磨装置、干燥装置和涂油装置，研磨装置内还设置有清洗装置，研磨装置包括上下相对设置的上挤压板和下挤压板，金属板带位于上挤压板和下挤压板之间，上挤压板与金属板带之间和下挤压板与金属板带之间分别夹持有网状金属纤维，网状金属纤维内部填充有磨料颗粒，上挤压板上设置有上升降装置，下挤压板上设置有下升降装置。本发明最终获得洁净、无鳞皮残留且具有特定优良形貌的金属表面，具有优良的储油润滑性能。

Description

一种可获取优良表面形貌的无酸除鳞***及除鳞方法

技术领域

本发明涉及金属板带的表面处理技术领域，特别涉及一种可获取优良表面形貌的无酸除鳞***及除鳞方法。

背景技术

金属材料在热轧或热处理加工过程中会在表面形成一层致密的金属氧化物，俗称“鳞皮”。金属材料在进行后续的加工处理之前，必须将该层鳞皮清除干净，否则该层鳞皮会对后道工序的成品质量以及加工设备带来不利的影响。目前传统的鳞皮清除技术主要为化学式酸洗及干抛丸，但是这两种方法均存在污染排放的问题，并且有难以克服的质量问题，如酸洗针对高强钢除鳞困难，干抛丸表面除鳞不净、粗糙度大等，已经越来越无法满足冶金行业环保生产的要求。已知的新型除鳞技术有磨料射流除鳞、等离子除鳞、氢还原除鳞、激光除鳞等，其中以磨料射流除鳞的发展以及工业化应用最快。磨料射流除鳞是利用加速后磨料颗粒的冲击动能对金属表面鳞皮进行击打清除，因此除鳞后的微观表面会呈现一种随机起伏的山峰和凹坑形貌，其表面粗糙度较大，相较于酸洗板较为平整的表面，射流除鳞表面的微小山峰及尖角可能会导致后续加工设备如轧辊、模具的过早磨损；并且，较高的表面粗糙度，会限制其在高表面质量产品领域的应用，虽然可以通过降低磨料速度或者使用更小粒度磨料的方法来降低表面粗糙度，但同时除鳞效率和产能会下降。

以上，现有的磨料射流除鳞技术，其处理后的金属板带表面粗糙度往往较大，微观起伏较为明显，限制了该技术的应用范围。

发明内容

针对以上缺陷，本发明的目的是提供一种可获取优良表面形貌的无酸除鳞***，此可获取优良表面形貌的无酸除鳞***及除鳞方法可对连续通过的金属板带实现快速、高效除鳞以及表面清洗，最终获得具有特定优良形貌的除鳞表面，满足下游工序对低粗糙度、高储油润滑性的除鳞样板的需求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种可获取优良表面形貌的无酸除鳞***，包括依次设置的开卷机、第一夹送转向辊、矫直机、射流发生装置、第二夹送转向辊和收卷机，射流发生装置与第二夹送转向辊之间设置有研磨装置、干燥装置和涂油装置，所述研磨装置包括挤压研磨板和第二清洗装置，所述挤压研磨板包括上下相对设置的上挤压板和下挤压板，金属板带位于所述上挤压板和所述下挤压板之间，所述上挤压板与所述金属板带之间和所述下挤压板与所述金属板带之间分别夹持有网状金属纤维，网状金属纤维内部填充有磨料颗粒，上挤压板上设置有上升降装置，下挤压板上设置有下升降装置。

其中，所述上挤压板的底部设置有梯形面，所述梯形面与所述金属板带之间设置有网状金属纤维，所述上挤压板不与所述金属板带接触，所述下挤压板与所述上挤压板结构一致上下相对设置。

其中，所述第二清洗装置包括清洗喷嘴，所述清洗喷嘴的喷水方向倾斜朝向所述金属板带。

其中，所述干燥装置与所述涂油装置之间设置有表面检测装置，所述表面检测装置包括对称布置在所述金属板带上下方的表面检测探头。

其中，所述射流发生装置包括第一清洗装置。

其中，所述干燥装置包括挤干辊和吹干风刀。

其中，所述涂油装置为静电涂油装置。

其中，所述磨料颗粒为钢制磨料、天然矿物磨料、刚玉类磨料、碳化物类磨料中的一种或多种，所述磨料颗粒的外形具有尖锐边角形状。

一种可获取优良表面形貌的无酸除鳞***除鳞的方法，其包括以下步骤：S1:金属板带经所述开卷机开卷后，由所述第一夹送转向辊送入所述矫直机，所述经矫直机处理后，获得良好的平直度以及微翘起的带头形状；S2：所述金属板带通过所述射流发生装置，所述射流发生装置发射出一定速度的射流介质，冲击在所述金属板带表面，实现表面鳞皮的击打破碎；S3：所述金属板带进入所述研磨装置，所述上升降装置控制所述上挤压板，所述下升降装置控制所述下挤压板向所述金属板带挤压，从而对所述网状金属纤维产生挤压，从而可以使填充在所述网状金属纤维内的所述磨料颗粒凸出与所述金属板带接触；所述金属板带在所述网状金属纤维研磨后，进入所述第二清洗装置清洗；S4:所述金属板带进入所述干燥装置进行表面干燥；S5：经过S4处理的所述金属板带进入到所述涂油装置进行涂油处理；S6：经过S5处理的所述金属板带经所述第二夹送转向辊转向后被输送至收卷机。

其中，步骤S4与步骤S5之间还包括以下步骤：表面检测。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

本***通过利用特定的研磨装置对射流除鳞后的金属板带进行表面优化处理，有效发挥两种工艺在除鳞时的功能，可在提高除鳞率的同时，获得一种低表面粗糙度，并且表面随机分布微小凹坑的微观形貌，金属板带的微观形貌，不仅具有更加平整、细腻的成品外观，同时具备优异的储油润滑性能，可以防止在成形期间的模具或板材的拉毛损伤、甚至开裂等缺陷。

综上，本发明一种可获取优良表面形貌的无酸除鳞***及除鳞方法解决了现有技术中传统的对射流除鳞工艺除鳞后金属板带表面粗糙度高的技术问题，本发明主要用于实现对金属板带进行全板面的连续性除鳞，最终获得洁净、无鳞皮残留且具有特定优良形貌的金属表面，该种金属表面形貌具备较低的表面粗糙度，并且能提供优良的储油润滑性能，可充分满足各种成形加工要求。

附图说明

图1是本发明可获取优良表面形貌的无酸除鳞***的结构示意图；

图2是图1中A的局部放大图；

图3是上挤压板和下挤压板的结构示意图；

图4是本发明工艺后的金属板带的表面形貌；

图5是常规射流除鳞工艺与本发明工艺除鳞后的金属板带的截面形貌对比；

图中：1、开卷机，2、第一夹送转向辊，3、矫直机，4、射流发生装置，41、射流装置，42、第一清洗装置，5、研磨装置，51、第二清洗装置，52、上挤压板，53、下挤压板，54、上升降装置，55、下升降装置，56、网状金属纤维，561、磨料颗粒，6、干燥装置，61、挤干辊，62、吹干风刀，7、表面检测装置，8、涂油装置，9、第二夹送转向辊，10、收卷机，101、金属板带，101a、鳞皮层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。

本说明书中涉及到的方位均以附图所示方位为准，仅代表相对的位置关系，不代表绝对的位置关系。

如图1所示，一种可获取优良表面形貌的无酸除鳞***，包括依次设置的开卷机1、第一夹送转向辊2、矫直机3、射流发生装置4、研磨装置5、干燥装置6、表面检测装置7、涂油装置8、第二夹送转向辊9和收卷机10。

如图1所示，射流发生装置4包括射流装置41和第一清洗装置42。射流装置41包括两个，分别上下对称布置在金属板带101上下两侧，射流装置41发射出一定速度的水和磨料混合射流介质，冲击在金属板带101表面，实现表面鳞皮的击打破碎；射流装置41可以是使用高压水驱动的磨料射流喷嘴，也可以是采用旋转叶轮式的离心抛射器；磨料的粒度范围优选在0.1~0.6mm；射流介质的速度优选在50~80m/s。在射流装置41后面设置有第一清洗装置42，第一清洗装置42可喷射一定压力的水体，用于对金属板带101表面滞留的磨料颗粒等进行清洗；为了保证清洗效果，第一清洗装置42出水方向与金属板带101的夹角优选在30°~45°，水体压力优选在0.5~2.0MPa。经过射流发生装置4的处理，金属板带101表面的大部分（80%以上）鳞皮得以清除，剩余的多为松散分布的孤岛状鳞皮。由于混合射流介质的击打作用，金属板带101的表面粗糙度有明显的提升。

如图1、图2和图3共同所示，研磨装置5包括挤压研磨板和第二清洗装置51。挤压研磨板包括上下相对设置的上挤压板52和下挤压板53，金属板带101位于上挤压板52和下挤压板53之间，上挤压板52与金属板带101之间和下挤压板53与金属板带101之间分别夹持有网状金属纤维56，网状金属纤维56内部填充有磨料颗粒561，上挤压板52上设置有上升降装置54，下挤压板53上设置有下升降装置55。上升降装置54控制上挤压板52向下运动，下升降装置55控制下挤压板53向上运动，从而实现对网状金属纤维56的挤压。本发明优选上升降装置54与下升降装置55采用挤压缸，实际应用中还可以采用电缸、电动推杆或其他伸缩控制装置，本发明对此不作限制。挤压缸的活塞杆连接对应的挤压板，然后活塞通过导向套与挤压缸的外壳体进行活动连接，并且由挤压缸提供伸缩的驱动力。挤压缸对网状金属纤维56与金属板带101之间的压力，优选在1.0~3.0MPa，在此范围内，可实现对鳞皮的有效清除以及对金属板带101板面的高效研磨，若压力过大，会对金属板带101产生严重划伤，而压力过低则无法实现对鳞皮的有效刺穿与刮削。

为了保证网状金属纤维56的稳定性，所以上挤压板52的底部设置有向上凸起的梯形面，网状金属纤维56位于梯形面与金属板带101之间，为了防止上挤压板52在下压过程中对金属板带101造成损伤，所以上升降装置54的活塞杆长度需要控制，当活塞杆伸出至极限位置时，上挤压板52和金属板带101表面之间还留有一定的间隙，避免上挤压板52对金属板带101造成损伤。下升降装置55与下挤压板53结构与安装方式一致，唯一不同之处在于，下挤压板53与上挤压板52上下相对设置，从而控制其运动的下升降装置55和上升降装置54也上下相对设置，本发明在此对下挤压板53和下升降装置55不作赘述。

其中，网状金属纤维56的宽度能够覆盖金属板带101的全部宽度，并且通过梯形面的控制，可实现网状金属纤维56在上挤压板52或下挤压板53内的位置固定。网状金属纤维56的空隙之间填充有一定粒度的磨料颗粒561，该磨料颗粒561为钢制磨料（如钢砂）、天然矿物磨料（如石榴石）、刚玉类磨料或碳化物类磨料中的一种或多种，磨料颗粒561具有尖锐边角形状的外形，粒径优选在0.1~0.6μm范围。网状金属纤维56可使用碳钢或不锈钢丝线切削出的金属丝线缠绕制成，金属丝线的截面等效直径优选在100~500μm范围；金属纤维具有较高的可压缩性，其内部具有大量的微小孔隙，并且大部分孔隙的尺寸能够容纳至少1个所选粒径的磨料颗粒561。

网状金属纤维56对金属板带101的挤压研磨原理：

上升降装置54与下升降装置55的挤压缸动作并分别通过活塞杆推动对应的上挤压板52和下挤压板53向金属板带101运动，填充在上挤压板52与金属板带101之间和下挤压板53与金属板带101之间的网状金属纤维56受到挤压，其孔隙受到压缩，填充在其中的磨料颗粒561受到周围金属丝的束缚作用会被牢牢地固定住，同时，在与金属板带101表面接触的位置，上挤压板52和下挤压板53的压力经由压缩后的网状金属纤维56传递到在此处被固定的磨料颗粒561，当压力达到一定数值后，磨料颗粒561的尖锐边角将刺入金属板带101表面的鳞皮层101a；随着固定的磨料颗粒561与移动的金属板带101之间的相对运动，磨料颗粒561对表面鳞皮层101a进行持续的切削、研磨（见图2所示的局部放大示意图），同时，网状金属纤维56也可对金属板带101表面起到一定的研磨抛光作用。

如图1所示，第二清洗装置51包括清洗喷嘴，清洗喷嘴上下相对设置在金属板带101的两侧，清洗喷嘴的喷水方向倾斜朝向金属板带101，本发明优选清洗喷嘴出水方向与金属板带的夹角优选在30°~45°，水体压力优选在0.5~2.0MPa，用于对磨削处理后金属板带101表面残留的鳞皮粉末或磨料粉末进行冲洗清除，实际应用中可根据生产需要对清洗喷嘴的喷水角度与水压进行调整，本发明对此不作限制。

研磨装置5在对金属板带101表面剩余的鳞皮清除的同时，也对射流击打后的粗糙表面进行了一次强力研磨，金属板带101表面原先存在的微小尖峰与尖角被磨平，仅留下随机分布的细小凹坑（如图4所示），这种细小凹坑可提高金属板带101板面的储油润滑性能，有利于后续的成形加工，同时，表面粗糙度也得以明显下降，图5为常规射流除鳞工艺与本发明工艺除鳞后的截面形貌对比，可以看到，表面起伏改善明显，Ra值可以由常规射流除鳞工艺的5μm以上降低至3μm以内。

如图1所示，干燥装置6包括挤干辊61和吹干风刀62。挤干辊61为表面包胶材质的软辊，对金属板带101表面残留的水迹进行挤干清除；挤干辊61包括上下相对设置的软辊，下辊为固定式的，上辊为活动式的，两端通过气缸或者油缸驱动升降，并提供一定的下压力。吹干风刀62用于向金属板带101表面吹送一定温度的高压空气，实现表面残留水膜的吹干与烘干；吹干风刀62的出风宽度大于金属板带101的宽度，热风温度优选100℃-200℃，热风压力优选15KPa-30KPa。

如图1所示，表面检测装置7包括对称布置在金属板带101上下方的表面检测探头，用以检测上、下表面的全宽度范围的除鳞质量（表面鳞皮残留率、表面粗糙度）。其连续获取的检测数据会被采集至生产线的控制单元（图中未示出），控制单元可根据检测值与预设的合格值之间的偏差做出控制调整，如提高射流装置41的发射速度，或者增加挤压缸的压力，或者降低金属板带101的通板速度等。

如图1所示，涂油装置8为静电涂油装置。油液通过涂油刀梁的刀口狭缝中留出，并在高压电场的作用下被吸附到金属板带表面。

实施例一：

本实施例以对6mm厚度、1500mm宽度的510L牌号热轧大梁钢钢卷的连续性除鳞为实施例，该钢卷经除鳞后将作为制作汽车底盘纵梁的原料，因此一方面需要具备优异的加工成形性能，在冲压或辊压成形时表面无拉毛等质量缺陷；另一方面还需要具备较好的涂装性能，涂装后的漆膜既要光滑细腻，还要有足够的防腐蚀能力。只采用射流除鳞工艺所产出的除鳞卷，表面粗糙度容易偏高，不仅容易导致成形时工件与模具的拉毛损伤，还会使得涂漆后的漆膜外观质量较差、防腐蚀能力不达标。

本实施例将采取如下方法，包括以下步骤：

S1:热轧钢板经开卷机1开卷后，由第一夹送转向辊2送入矫直机3，热轧钢板经强力矫直后，获得良好的平直度，便于在后续各个箱体内穿行。

S2：热轧钢板通过射流发生装置4，射流装置41发射出一定速度的射流介质（水和磨料的混合液），发射速度60~70m/s，磨料的质量浓度在60%以上，磨料粒径选用0.3~0.5μm。热轧钢板经射流介质的冲击作用，表面大部分鳞皮得以破碎并脱离基体，射流装置41后布置的第一清洗装置42，以同钢板45°夹角方向喷射0.5~1.5Mpa压力的水体，对钢板表面滞留的磨料颗粒或者鳞皮粉末进行清洗。

S3：热轧钢板进入研磨装置5，上升降装置54控制上挤压板52，下升降装置55控制下挤压板53向金属板带101挤压，从而对网状金属纤维56产生挤压，从而可以使填充在网状金属纤维56内的磨料颗粒561凸出与金属板带101接触；网状金属纤维56的单根等效直径为200~400μm，孔隙之间填充的磨料颗粒561粒径0.1~0.5μm，磨料颗粒561材质为高碳铸钢砂，HRC＞55；控制上升降装置54和下升降装置55的压力值实现网状金属纤维56与热轧钢板之间的压力为1.0~2.0MPa，热轧钢板经过挤压磨削处理后，表面残留的少量鳞皮被刮除干净，同时，射流击打后产生的微小尖峰与尖角也被磨平，呈现一种平整表面上随机分布微小凹坑的微观形貌；热轧钢板在挤压板研磨后，进入第二清洗装置51清洗，第二清洗装置51的清洗喷嘴以同热轧钢板45°夹角方向喷射0.5~1.5Mpa压力的水体，对磨削处理后热轧钢板表面残留的鳞皮粉末或磨料粉末进行清洗。

S4：热轧钢板进入干燥装置进行表面干燥；经挤干辊61处理后表面流淌状的水体被挤出板面；再经过吹干风刀62的高压热风作用（热风温度180℃，热风压力20KPa），钢板表面已无水迹残留。

S5：表面检测，热轧钢板通过表面检测装置7，表面检测探头实时获取表面鳞皮残留率和表面粗糙度的表征值，并反馈至生产线的控制单元（图中未示出），控制单元可根据检测值与预设的合格值之间的偏差做出控制调整，如：若表面除鳞率达标、表面粗糙度偏高，则说明在射流装置41除鳞工艺段的打击力过大，对应的，需要降低射流介质的速度，同时增加挤压缸的挤压力以增加磨削能力。

S6：经过S5检测的热轧钢板进入到涂油装置8进行涂油处理，根据下游工序的使用要求，确定涂油装置是否启用，以及涂油量的大小，本实施例中，考虑到下游中转及仓储防腐要求，确定的涂油量为1500~2000mg/m²。

S7：经过S6处理的热轧钢板经第二夹送转向辊9转向后被输送至收卷机10，完成收卷、打捆、卸料等操作。

经上述处理后的热轧钢板表面鳞皮已经完全清除，并且获取了一种低表面粗糙度并且随机分布微小凹坑的表面形貌，该种形貌具备优异的储油润滑性能，满足大梁钢在冲压或滚压成形时对表面润滑的要求。同时，较低的表面粗糙度可实现更为均匀平滑的漆膜质量外观，其中随机分布的凹坑则作为漆膜与基材结合的锚点，增加漆膜与基材的结合力，确保防腐蚀能力达标。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可获取优良表面形貌的无酸除鳞***，包括依次设置的开卷机、第一夹送转向辊、矫直机、射流发生装置、第二夹送转向辊和收卷机，其特征在于，射流发生装置与第二夹送转向辊之间设置有研磨装置、干燥装置和涂油装置，所述研磨装置包括挤压研磨板和第二清洗装置，所述挤压研磨板包括上下相对设置的上挤压板和下挤压板，金属板带位于所述上挤压板和所述下挤压板之间，所述上挤压板与所述金属板带之间和所述下挤压板与所述金属板带之间分别夹持有网状金属纤维，网状金属纤维内部填充有磨料颗粒，上挤压板上设置有上升降装置，下挤压板上设置有下升降装置。

2.根据权利要求1所述的一种可获取优良表面形貌的无酸除鳞***，其特征在于，所述上挤压板的底部设置有梯形面，所述梯形面与所述金属板带之间设置有网状金属纤维，所述上挤压板不与所述金属板带接触，所述下挤压板与所述上挤压板结构一致上下相对设置。

3.根据权利要求1所述的一种可获取优良表面形貌的无酸除鳞***，其特征在于，所述第二清洗装置包括清洗喷嘴，所述清洗喷嘴的喷水方向倾斜朝向所述金属板带。

4.根据权利要求1所述的一种可获取优良表面形貌的无酸除鳞***，其特征在于，所述干燥装置与所述涂油装置之间设置有表面检测装置，所述表面检测装置包括对称布置在所述金属板带上下方的表面检测探头。

5.根据权利要求1所述的一种可获取优良表面形貌的无酸除鳞***，其特征在于，所述射流发生装置包括第一清洗装置。

6.根据权利要求1的一种可获取优良表面形貌的无酸除鳞***，其特征在于，所述干燥装置包括挤干辊和吹干风刀。

7.根据权利要求1的一种可获取优良表面形貌的无酸除鳞***，其特征在于，所述涂油装置为静电涂油装置。

8.根据权利要求1的一种可获取优良表面形貌的无酸除鳞***，其特征在于，所述磨料颗粒为钢制磨料、天然矿物磨料、刚玉类磨料、碳化物类磨料中的一种或多种，所述磨料颗粒的外形具有尖锐边角形状。

9.一种利用权利要求1-8任一所述的可获取优良表面形貌的无酸除鳞***除鳞的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.金属板带经所述开卷机开卷后，由所述第一夹送转向辊送入所述矫直机，所述经矫直机处理后，获得良好的平直度以及微翘起的带头形状；

S2.所述金属板带通过所述射流发生装置，所述射流发生装置发射出一定速度的射流介质，冲击在所述金属板带表面，实现表面鳞皮的击打破碎；

S3.所述金属板带进入所述研磨装置，所述上升降装置控制所述上挤压板，所述下升降装置控制所述下挤压板向所述金属板带挤压，从而对所述网状金属纤维产生挤压，从而可以使填充在所述网状金属纤维内的所述磨料颗粒凸出与所述金属板带接触；所述金属板带在所述网状金属纤维研磨后，进入所述第二清洗装置清洗；

S4.所述金属板带进入所述干燥装置进行表面干燥；

S5.经过S4处理的所述金属板带进入到所述涂油装置进行涂油处理；

S6.经过S5处理的所述金属板带经所述第二夹送转向辊转向后被输送至收卷机。

10.根据权利要求6的一种可获取优良表面形貌的无酸除鳞的方法，其特征在于，步骤S4与步骤S5之间还包括以下步骤：表面检测。

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