一种热轧金属的除鳞方法
【专利摘要】本发明公开了一种热轧金属的除鳞方法，该方法包括如下步骤：S10：加热热轧金属并进行保温；S20：出加热炉后的热轧金属通过输送辊道进入激冷箱；S30：用低温介质喷吹产生氧化鳞皮的所述热轧金属的表面，使表面氧化鳞皮激冷收缩、碎裂、与金属基体分离；S40：经过激冷分离后的热轧金属通过输送辊道进入低压水吹扫箱，用低压水吹扫所述热轧金属的表面氧化鳞皮。本发明所公开的技术方案既提高了热轧金属的除鳞能力和热轧金属的表面质量，又可以节约水资源。
【专利说明】一种热轧金属的除鳞方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金【技术领域】，特别涉及一种热轧金属的除鳞方法。
【背景技术】
[0002]热轧金属生产时，坯料需要在加热炉中进行均温加热，期间表面将产生大量的氧化皮(鳞皮)。出炉进入轧机前，需要将坯料表面的氧化皮去除掉，以保证热轧产品的表面质量。
[0003]目前，国内外主要采用以下的热轧金属除鳞技术，包括:高压水除鳞、机械法除鳞、化学法除鳞、轧制除鳞和气体除鳞等。其中，高压水除鳞是应用最广的除鳞方法。
[0004]但生产中发现，对于有些金属，如含镍/铬元素的钢种(不锈钢等)，用高压水除鳞很难将其表面的氧化铁皮去除干净。若想利用高压水除鳞技术去除此类金属坯料的氧化铁皮，需要大大提高除鳞水的水压和使用大水量，造成水资源的浪费及增大水嘴等的损耗。
[0005]如果采用化学法除磷(酸洗)、喷砂法、抛丸法及磨料水射流除鳞法，也存在以下问题:酸洗法处理时间长、效率低，且若酸洗液选择不当，将对金属基体造成损伤，对生产设施有腐蚀作用，对环境也将造成污染；喷砂法作业时，粉尘污染严重，磨料消耗大，废料多，难以处理；抛丸法损耗性很高，叶轮和内衬钢板等较易磨损，粉尘、磨料回收分离系统复杂；采用涂抹抗高温氧化涂料，并配合高压水除磷技术，实施较为复杂，且不能完全阻止金属表面产生氧化铁皮，出炉后，涂料不能完全脱落，影响产品的表面质量。
【发明内容】
[0006](一)本发明所要解决的技术问题
[0007]本发明所要解决的技术问题是:如何提供一种热轧金属的除鳞方法，以克服现有技术中热轧金属的除鳞能力低、水资源浪费的技术问题。
[0008](二)本发明的技术方案
[0009]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种热轧金属的除鳞方法，该方法包括如下步骤:
[0010]SlO:加热热轧金属并进行保温；
[0011]S20:出加热炉后的热轧金属通过输送辊道进入激冷箱；
[0012]S30:用低温介质喷吹产生氧化鳞皮的所述热轧金属的表面，使表面氧化鳞皮激冷收缩、碎裂、与金属基体分离；
[0013]S40:经过激冷分离后的热轧金属通过输送辊道进入低压水吹扫箱，用低压水吹扫所述热轧金属的表面氧化鳞皮。
[0014]优选地，所述低温介质温度为0°C?-50°C，喷吹压力为0.3MPa?0.6MPa，喷吹流量为 15 ?20L/min。
[0015]优选地，所述热轧金属的表面包括热轧金属的上表面、下表面及两个侧表面。
[0016]优选地，所述低压水的出水压力为3MPa?6MPa，出水方向与水平面的夹角为20°?50°，出水流量为55?70L/min。
[0017]优选地，所述低温介质为液体激冷剂或压缩气雾激冷剂。
[0018]优选地，所述低温介质为盐类水溶液。
[0019]优选地，所述盐类水溶液为25%?35%的CaCl2水溶液。
[0020]优选地，所述低温介质为_40°C的29.5%的CaCl2的水溶液，喷吹压力为0.5MPa，喷吹流量为18L/min ；
[0021]所述低压水的出水压力为4MPa，出水方向与水平面的夹角为40°，出水流量为70L/mino
[0022]优选地，所述低温介质为_45°C的29.5%的CaCl2的水溶液，喷吹压力为0.45MPa，喷吹流量为16L/min ；
[0023]所述低压水的出水压力为3MPa，出水方向与水平面的夹角为35°，出水流量为60L/mino
[0024]优选地，所述低温介质为-35°C的29.5%的CaCl2的水溶液，喷吹压力为0.45MPa，喷吹流量为17L/min ；
[0025]所述低压水的出水压力为3MPa，出水方向与水平面的夹角为35°，出水流量为60L/mino
[0026](三)有益效果
[0027]本发明所提供的一种热轧金属的除鳞方法的技术方案具有如下优点:
[0028]一、本发明采用低温介质对热轧热轧金属进行表面激冷，由于低温介质的温度较低，增大热轧金属基体与表面氧化鳞皮的温度梯度，从而增大金属基体和金属表面氧化鳞皮间的热应力，使金属表面氧化鳞皮激冷收缩开裂，促使金属基体和金属表面氧化鳞皮的分离。
[0029]二、本发明低压水的喷射相对于水平面的角度为20°?50°，因此可以利用低压水形成较大的水平吹扫分力，将表面氧化鳞皮清除干净。
[0030]三、采用的低温冷却介质和低压水吹扫进行除鳞，既提高了除鳞效果和热轧金属的表面质量，又降低了水资源的浪费，节约了水资源。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本发明一个实施例除鳞方法的流程图；
[0032]图2为本发明优选实施例除鳞方法的流程图；
[0033]图3为本发明另一个优选实施例除鳞方法的流程图；
[0034]图4为本发明又一个优选实施例除鳞方法的流程图；
[0035]图5为本发明的除鳞工艺简图。
[0036]图中，I一输送辊道，2—坯料，3—低温介质喷嘴，4一低压水吹扫喷嘴。
【具体实施方式】
[0037]下面结合说明书附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0038]通过对高压水除鳞方法的研究发现，在高压水除鳞时，氧化鳞皮的去除过程主要包括两个步骤。首先，氧化鳞皮受到水的冷却收缩碎裂、与金属基体分离；然后，通过高压水喷射产生的水平分力将碎裂的氧化鳞皮吹扫干净。但是对于N1、Cr等元素含量较高的金属，其氧化鳞皮以树根式向基体生长，很难去除。如果采用高压水去除，只能通过提高高压水的压力和流量，增大高压水对氧化鳞皮冷却产生的热效应。
[0039]本发明实施例的技术方案的工作原理:通过向高温热轧金属表面喷吹低温介质，使该热轧金属得表层氧化鳞皮急剧降温，增大了高温热轧金属的表层氧化鳞皮和基体金属的温度梯度，提高了冷却热效应产生的应力，因此与高压水除鳞方法相比，氧化鳞皮层更容易收缩碎裂、与基体金属分离。而后续的氧化鳞皮吹扫力主要是有低压水喷射力在水平面的分力提供，因此与高压水除鳞方法的高压水的喷射方向相对于水平面的夹角为75°?85°不同的是，本发明中采用低压水喷嘴的喷射方向相对于水平面的夹角为20°?50°(即喷射角度)的低压水吹扫，由于喷射角度较小，其低压水在水平方向上形成较大的吹扫分力，完成碎裂后氧化鳞皮的吹扫工作。
[0040]说明，在下面的实施例中，各个实施例中所描述得热轧金属，如不锈钢铸坯和含镍齿轮钢铸坯，均为说明书附图5中的坯料2。
[0041]如图1所示，本实施例记载了一种热轧金属的除鳞方法，其方法包括如下步骤:
[0042]步骤101:加热热轧金属并进行保温；
[0043]步骤102:出加热炉后的热轧金属通过输送辊道进入激冷箱；
[0044]步骤103:用低温介质喷吹产生氧化鳞皮的所述热轧金属的表面，使表面氧化鳞皮激冷收缩、碎裂、与金属基体分离；
[0045]步骤104:经过激冷分离后的热轧金属通过输送辊道进入低压水吹扫箱，用低压水吹扫所述热轧金属的表面氧化鳞皮。
[0046]本实施例采用低温介质对热轧金属进行表面激冷，由于低温介质的温度较低，增大热轧金属基体与金属表面氧化鳞皮的温度梯度，从而增大金属基体和金属表面氧化鳞皮间的热应力，使金属表面氧化鳞皮激冷收缩开裂，促使金属基体和金属表面氧化鳞皮的分离，并通过低压水吹扫将表面氧化鳞皮清除干净，提高了热轧金属的除鳞能力。
[0047]本实施例中，随着热轧金属的材质和生产工艺不同，其加热温度和保温时间也会有所变化，运输出炉后的热轧金属的辊道运行速度视整个生产进度而定。
[0048]为了保证金属基体和金属表面氧化鳞皮的分离效果，上述实施例低温介质的凝固温度可远低于水的凝固温度，低温介质的温度一般为0°c?-50°c，喷吹压力为0.3MPa?
0.6MPa,喷吹流量为15?20L/min。
[0049]低温介质使用液体激冷剂或气雾激冷剂,其中，低温介质可为一定浓度的盐类水溶液，如25%?35%的CaCl2水溶液。
[0050]为了保证清除热轧金属的表面氧化鳞皮，需对热轧金属的表面进行喷吹低温介质，即对热轧金属的上表面、下表面及两个侧表面等各个面喷吹。
[0051]在使用低压水吹扫设备进行吹扫金属表面氧化鳞皮时，可根据热轧金属的表面氧化鳞皮的厚度和密度，调整水压力。热轧金属的表面氧化鳞皮越厚，使用的低压水水压越大，热轧金属的密度越大，使用的低压水水压越大。
[0052]在保证吹扫效果的前提下，一般使用3MPa?6MPa的水压，出水方向与水平面的夹角为20°?50°，出水流量为55?70L/min。这样可既保证吹扫效果，又降低水资源的浪费，充分合理利用水资源。
[0053]如图2所示，本发明的优选实施例记载了一种热轧金属的除鳞方法，其方法包括如下步骤:
[0054]步骤201:将不锈钢铸坯加热到1250°C，保温2.5h后出炉。
[0055]本优选实施例中不锈钢为0Crl8Ni9，其铸坯的规格为400mmX 260mmX 220mm(长度X宽度X厚度)，经电阻炉随炉加热到1250°c，保温2.5h后出炉，此时铸坯的表面氧化鳞皮厚度约1.5mm。
[0056]步骤202:出加热炉后的不锈钢铸坯通过输送辊道进入低温介质激冷箱。
[0057]不锈钢铸坯出炉后，通过输送辊道I进行输送，输送辊道I的运行速度为1.0?5.0m/s，到达低温介质激冷箱前，保证输送辊道I上不锈钢铸坯在输送辊道I正中间传输，再以0.5m/s的速度进入低温介质激冷箱。
[0058]步骤203:用_40°C的29.5%的CaCl2的水溶液喷吹产生氧化鳞皮的所述不锈钢铸还的表面。
[0059]如图5所示，不锈钢铸坯进入低温介质激冷箱，向不锈钢铸坯表面均匀喷吹_40°C的29.5%的CaCl2的水溶液，低温介质喷嘴3的喷吹方向相对水平面角度为75°，喷吹压力为0.5MPa，其激冷剂的流量为18L/min。使表面氧化鳞皮激冷收缩、碎裂、与金属基体分离。
[0060]步骤204:用低压水吹扫所述不锈钢铸坯的表面氧化鳞皮。
[0061]如图5所述，经过激冷分离后的不锈钢铸坯通过输送辊道I进入低压水吹扫箱，本实施例中的低压水的出水压力为4MPa，低压水喷嘴4的吹扫方向与水平面的夹角为40°，出水流量为70L/min。
[0062]本优选实施例在低温液体激冷剂和低压水吹扫的共同作用下，可将0Crl8Ni9铸坯表面的氧化铁皮100%去除。而现有技术的高压水除鳞的技术方案，是在ISMPa水压、350L/min的流量条件下，尚不能将0Crl8Ni9铸坯表面的氧化铁皮去除干净，仍然有20%左右的氧化铁皮残留在表面。
[0063]如图3所示，本发明的另一优选实施例记载了一种热轧金属的除鳞方法，其方法包括如下步骤:
[0064]步骤301:将不锈钢铸坯加热到1250°C，保温2.5h后出炉。
[0065]本优选实施例中的不锈钢为lCrl8Nil2，其铸坯的规格为500_X300_X220mm(长度X宽度X厚度)。经电阻炉随炉加热到1250°C，保温2.5h后出炉，此时铸坯表面氧化鳞皮厚度约1.3mm。
[0066]步骤302:出加热炉后的不锈钢铸坯通过输送辊道进入低温介质激冷箱。
[0067]不锈钢铸坯出炉后，通过输送辊道I进行输送，输送辊道I的运行速度为1.0?5.0m/s，到达低温介质激冷箱前，保证输送辊道I上不锈钢铸坯在输送辊道I正中间传输，再以0.3m/s的速度进入低温介质激冷箱。
[0068]步骤303:用_45°C的29.5%的CaCl2的水溶液喷吹产生氧化鳞皮的所述不锈钢铸还的表面。
[0069]如图5所示，不锈钢铸坯进入低温介质激冷箱，向不锈钢铸坯表面均匀喷吹_45°C的29.5%的CaCl2的水溶液，低温介质喷嘴3的喷吹方向相对水平面角度为75°，喷吹压力为0.45MPa，激冷剂流量为16L/min，气源压力为0.5MPa。使不锈钢铸坯的表面氧化鳞皮激冷收缩、碎裂、与金属基体分离。
[0070]步骤304:用低压水吹扫所述不锈钢铸坯的表面氧化鳞皮。
[0071]如图5所述，经过激冷分离后的不锈钢铸坯通过输送辊道I进入低压水吹扫箱，本实施例中的低压水的出水压力为3MPa，低压水喷嘴4的吹扫方向与水平面的夹角为35°，出水流量为60L/min。
[0072]本实施例在低温气雾激冷剂和低压水吹扫的共同作用下，可将lCrl8Nil2铸坯表面的氧化铁皮100%去除。而现有技术的高压水除鳞的技术方案，是在18MPa水压、350L/min的流量条件下，尚不能将lCrl8Nil2铸坯表面的氧化铁皮去除干净，仍然有30%左右的氧化铁皮残留在表面。
[0073]如图4所示，本发明的又一优选实施例记载了一种热轧金属的除鳞方法，其方法包括如下步骤:
[0074]步骤401:将含镍齿轮钢铸坯加热到1230°C，保温80min后出炉。
[0075]本实施例中的含镍齿轮钢为17CrNi5，其铸坯规格为450mmX165mmX165mm(长度X宽度X厚度)。经电阻炉随炉加热到1230°c，保温80min后出炉，此时铸坯表面氧化鳞皮厚度约1.2mm。
[0076]步骤402:出加热炉后的含镍齿轮钢铸坯通过输送辊道进入低温介质激冷箱。
[0077]含镍齿轮钢铸坯出炉后，通过输送辊道I进行输送，输送辊道I的运行速度为
1.0?5.0m/s,到达低温介质激冷箱前，保证输送辊道I上不锈钢铸坯在输送辊道I正中间传输，再以0.4m/s的速度进入低温介质激冷箱。
[0078]步骤403:用-35 °C的29.5%的CaCl2的水溶液喷吹产生氧化鳞皮的所述含镍齿轮钢铸坯的表面。
[0079]如图5所示，含镍齿轮钢铸坯进入低温介质激冷箱，向含镍齿轮钢铸坯表面均匀喷吹-35°C的29.5%的CaCl2的水溶液，低温介质喷嘴3的喷吹方向相对水平面角度为75°，喷吹压力为0.45MPa，激冷剂流量为17L/min。使含镍齿轮钢铸坯的表面氧化鳞皮激冷收缩、碎裂、与金属基体分离。
[0080]步骤404:用低压水吹扫所述含镍齿轮钢铸坯的表面氧化鳞皮。
[0081]如图5所述，经过激冷分离后的含镍齿轮钢铸坯通过输送辊道I进入低压水吹扫箱，本实施例中的低压水的出水压力为3MPa，低压水喷嘴4的吹扫方向与水平面的夹角为35°，出水流量为60L/min。
[0082]本实施例在低温液体激冷剂和低压水吹扫的共同作用下，可将17CrNi5齿轮钢铸坯表面的氧化铁皮100%去除。而现有技术的高压水除鳞的技术方案，是在ISMPa水压、350L/min的流量条件下，尚不能将17CrNi5铸坯表面的氧化铁皮去除干净，仍然有18%左右的氧化铁皮残留在表面。
[0083]本发明实施例并不局限于以上描述的例子，如在金属材质不同的情况下，可通过改变激冷剂的温度、喷吹量、喷吹压力，及低压水的出水压力、出水方向与水平面的夹角(即喷射角度)和吹扫流量来达到除鳞效果。当金属中Cr、Ni等元素含量较高、氧化鳞片去除难度大时，可以通过降低激冷剂的温度，提高激冷剂的喷吹量，提高激冷剂的喷吹压力；当金属表面氧化鳞片较厚、氧化鳞片密度较大时，可以提高低压水的出水压力，减小出水方向和水平面的夹角，提高低压水的吹扫流量。[0084]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种热轧金属的除鳞方法，其特征在于，该方法包括了如下步骤: SlO:加热热轧金属并进行保温； S20:出加热炉后的热轧金属通过输送辊道进入激冷箱； S30:用低温介质喷吹产生氧化鳞皮的所述热轧金属的表面，使表面氧化鳞皮激冷收缩、碎裂、与金属基体分离； S40:经过激冷分离后的热轧金属通过输送辊道进入低压水吹扫箱，用低压水吹扫所述热轧金属的表面氧化鳞皮。
2.根据权利要求1所述的除鳞方法，其特征在于，所述低温介质温度为0°C- -50°C，喷吹压力为0.3MPa-0.6MPa,喷吹流量为15-20L/min。
3.根据权利要求2所述的除鳞方法，其特征在于，所述热轧金属的表面包括热轧金属的上表面、下表面及两个侧表面。
4.根据权利要求1所述的除鳞方法，其特征在于，所述低压水的出水压力为3MPa-6MPa，出水方向与水平面的夹角为20°-50°，出水流量为55?70L/min。
5.根据权利要求1所述的除鳞方法，其特征在于，所述低温介质为液体激冷剂或压缩气雾激冷剂。
6.根据权利要求5所述的除鳞方法，其特征在于，所述低温介质为盐类水溶液。
7.根据权利要求6所述的除鳞方法，其特征在于，所述盐类水溶液为25%-35%的CaClpjC溶液。
8.根据权利要求1-7任一项所述的除鳞方法，其特征在于，所述低温介质为-40°C的29.5%的CaCl2的水溶液，喷吹压力为0.5MPa，喷吹流量为18L/min ； 所述低压水的出水压力为4MPa，出水方向与水平面的夹角为40 °，出水流量为70L/min。
9.根据权利要求1-7任一项所述的除鳞方法，其特征在于，所述低温介质为-45°C的29.5%的CaCl2的水溶液，喷吹压力为0.45MPa，喷吹流量为16L/min ； 所述低压水的出水压力为3MPa，出水方向与水平面的夹角为35°，出水流量为60L/miri。
10.根据权利要求1-7任一项所述的除鳞方法，其特征在于，所述低温介质为-35°C的29.5%的CaCl2的水溶液，喷吹压力为0.45MPa，喷吹流量为17L/min ； 所述低压水的出水压力为3MPa，出水方向与水平面的夹角为35°，出水流量为60L/miri。
【文档编号】B21B45/08GK103433310SQ201310430292
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】历长云, 许磊, 米国发 申请人:河南理工大学