一种去除氧化皮的设备与方法与流程

本发明属于去除氧化皮设备领域，尤其是涉及一种去除氧化皮的设备与方法。

背景技术：

热轧钢因在高温下进行，避免不了会造成钢与空气中的氧发生化学反应，在表面会形成一定厚度的氧化皮，终轧后的氧化皮一般三层结构组成，钢基体由内向外分别为，氧化亚铁约占氧化皮总厚度的80％～95％，是疏松、多孔的细结晶组织；中间层为四氧化三铁约占总厚度的4％～18％，是致密、无孔和裂缝玻璃状断口的磁性组织；最外层为三氧化二铁约占总厚度的1％～2％，是结晶构造的氧化铁；氧化皮总厚度一般为7.5um～15um。由于氧化皮的生成及成长过程是受温度和时间等条件影响的，所以钢带在终轧及卷取后自然冷却过程中氧化亚铁会向四氧化三铁逐渐转变，最终改变氧化皮三层结构的占比。从以上氧化皮生成过程看，实质就是铁的氧化过程；从氧化皮的去除与性质角度看，氧化亚铁是容易去除的，主要是铁的高价氧化物四氧化三铁是难以去除，人们已采取了多种方法进行处理该生产过程中产生的氧化皮。

目前处理氧化皮最常用的方法是酸洗法，但是酸洗的方法去除因热轧造成的氧化物，在此过程中产生了大量的废酸排放，给环境造成了十分严重的污染，在操作过程中对工作人员及其设备造成损害。

除传统的酸洗方法外，还有刷磨法(机械法)、传统电解法、水喷砂法等。

刷磨法由于存在无法清除细小凹坑中的氧化物与生产效率低等问题，很难实现工业化批量生产，而且刷毛与被处理钢件是线接触磨削，处理效果的好坏，主要由刷辊数量的多少来决定，刷辊数量的增加直接关系到传动动力的大小，进而影响处理费用与效率；此方法始终无法更好的解决刷毛在工作中与钢件的磨损后，刷毛与钢件之间的间隙补偿问题，致使此法未能得到推广与应用。

传统电解法，如公开号为cn1267750a的专利文件，因电极损耗、电解液流量大，更为突出电极间距过大，以至于耗电量很大，电的利用率很低，一大部分再给电解液加热，目前工业中根本没法解决，致使此法根本没有实用的可行性。

水喷砂的方法，如公开号为cn200980126018的实用新型专利，虽然可以除去，但是由其机理的决定了钢表面会产生加工硬化，并且全是麻坑，麻坑内的氧化物也是除不去的；其次处理设备中的如喷嘴、水泵这些原件的损坏、成本高、效率低问题更是其推广使用的直接影响因素。

其它一些比如，激光、等离子等方法更是不接地气的方法，虽然可以去除，要不就是成本接受不了，要不就是效率极低，很不实用；以至于冶金行业，到目前为止处理氧化皮，还是采用给环境造成极度污染和工作环境极其恶劣的酸洗方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种经济、高效、绿色环保、零排放、工作环境友好的去除氧化皮的设备与方法，尤其适合热轧钢产生的氧化皮。

本发明的技术方案是：一种去除氧化皮的设备，包括放卷机、收卷机，所述放卷机上卷有钢材，所述收卷机卷绕已处理完毕的钢材，还包括磨削与电解联合设备，所述磨削与电解联合设备包括架体、磨削模块、电解模块，所述架体一侧设有放卷机，另一侧设有收卷机，所述架体一侧的下部与放卷机对接处设有钢材进口，所述架体另一侧上部与收卷机对接处设有钢材出口，所述架体内设有若干垂直支撑装置和若干水平支撑装置，所述架体内部底部设有回收池，所述回收池上部在与钢材进入的垂直方向上架设有若干磨削模块，所述磨削模块上方设有若干电解模块，所述电解模块也架设于架体内部，所述钢材一端从放卷机退下后进入到架体的钢材进口，分别经过若干磨削模块和电解模块后从架体的钢材出口伸出卷并绕到收卷机上；

进一步的，所述磨削模块包括上钢丝刷辊、下钢丝刷辊、冷却水喷嘴、第一转向辊，若干所述上钢丝刷辊与若干所述下钢丝刷辊上、下错位设置，所述上钢丝刷辊与所述下钢丝刷辊之间设有若干冷却水喷嘴，所述冷却水喷嘴与架体内侧壁固定连接，所述上钢丝刷辊及下钢丝刷辊表面设有钢丝刷，所述钢材从上钢丝刷辊和下钢丝刷辊之间通过，且所述钢材在上钢丝刷辊及下钢丝刷辊之间呈“∽”或“s”形弯曲运动，且钢材与上钢丝刷辊及下钢丝刷辊有包角接触，末端的所述上钢丝刷辊及下钢丝刷辊的一侧上方设有用于钢材转向的第一转向辊，所述上钢丝刷辊及下钢丝刷辊均为主动传动辊；所述第一转向辊为固定转向辊，所述第一转向辊上设有纠偏装置；

进一步的，所述上钢丝刷辊及下钢丝刷辊的直径为60～350mm，长度大于钢材宽度100～300mm；

进一步的，所述电解模块包括若干组第二转向辊、反面电解设备、第三转向辊、正面电解设备的组合，所述磨削模块的正方设有若干反面电解设备，所述反面电解设备的一侧设有第二转向辊，所述反向电解设备的另一侧设有第三转向辊，所述反面电解设备的正上方设有正面电解设备，所述正面电解设备一侧设有第二转向辊，另一侧设有第三转向辊，所述反面电解设备、正面电解设备与架体的水平支撑装置固定连接，第三转向辊与架体的垂直支撑装置固定连接，所述第二转向辊可在架体的水平支撑装置上移动，且移动到指定位置后可与水平支撑装置固定连接；

进一步的，所述反面电解设备和所述正面电解设备包括若干托辊、尼龙刷辊、辅助组合电极、电解控制装置，所述反面电解设备和所述正面电解设备的下部均为若干托辊和若干尼龙刷辊，间隔一个以上的托辊设置一个以上的尼龙刷辊，任意一个尼龙刷辊的下方设有向上的喷水嘴，所述若干托辊和若干尼龙刷辊的正上方设有辅助组合电极，所述辅助组合电极包括壳体和若干电解生成装置，所述辅助组合电极与架体的水平支撑装置连接，所述辅助组合电极内部设有若干电解生成装置，所述辅助组合电极的上方设有电解控制装置，所述辅助组合电极的壳体为绝缘材料，其底部设有若干出水孔，所述电解生成装置与电解控制装置的正负电极电连接，且电解控制装置控制电解生成装置工作，所述辅助组合电极的厚度为3～100mm，所述辅助组合电极中的若干电解生成装置按照阴极、阳极的顺序依次排列；

进一步的，所述尼龙刷辊为宽度大于钢材的整个尼龙刷辊或宽度为50～100mm的可移动的局部尼龙刷辊或尼龙刷辊为宽度大于钢材的整个尼龙刷辊与宽度为50～100mm的可移动的局部尼龙刷辊的组合；

进一步的，所述电解生成装置包括两个固定装置、电解液腔体、金属或石墨电解层、电解液供液管道，两个所述固定装置对称设置，且中间夹有电解液腔体，所述电解液腔体与两侧的固定装置固定连接，所述电解液腔体的底部的两个固定装置之间设有电解液通道，电解液腔体内的下部设有金属或石墨电解层，所述金属或石墨电解层的上方设有电解液供液管道，所述金属或石墨电解层设有若干电解液流出孔，所述电解液腔体底部也设有若干电解液流出孔。

一种利用去除氧化皮的设备去除氧化皮的方法，包括如下步骤：

磨削：将上钢丝刷辊和下钢丝刷辊上下间隔且错位设置，使得钢材在上钢丝刷辊及下钢丝刷辊之间呈“∽”或“s”形弯曲运动，上钢丝刷辊及下钢丝刷辊对与其接触的钢材表面进行粗磨削，钢材经过多次正反弯曲与粗磨处理，同时冷却水喷嘴向钢材上喷射冷却水，冲洗上钢丝刷辊及下钢丝刷辊对钢材正面及反面磨削及钢材自身变形造成破碎的四氧化三铁，降低四氧化三铁层的厚度并减少下一步骤中四氧化三铁的反应时间；

电解：经过磨削的钢材经过固定的第一转向辊进入到电解模块，在电解模块中使用中性电解液，电解液从反面电解设备及正面电解设备中的孔中流出，钢材以微压力直接接触的柔性滑动摩擦方式通过反面电解设备和正面电解设备，分别使钢材正面、发面的表面氧化皮在电解作用下，发生氧化还原反应，反面在进行电解处理的同时，正面在尼龙刷辊的打磨下，除去下表面在之前电解时的反应产物，裸漏出新的待反应氧化物，为接下来的下表面再次电解做好准备，经过若干次电解模块的电解处理后得到洁净的无氧化钢材，所述微压力由电解液的自重或电解液与钢材之间的气囊产生；

回收：磨削与电解步骤中去除的氧化皮由架体的回收池回收再利用；

进一步的，所述上钢丝刷辊和下钢丝刷辊及反面电解设备和正面电解设备的具体数量根据厂房占地面积及高度自行设置。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、钢丝刷辊和下钢丝刷辊上下间隔且错位设置，使得钢材在上钢丝刷辊及下钢丝刷辊之间呈“∽”或“s”形弯曲运动上钢丝刷辊及下钢丝刷辊对钢材正面及反面磨削及钢材自身变形造成破碎的四氧化三铁，降低四氧化三铁层的厚度并减少电解步骤中四氧化三铁的反应时间，节省了自身过程的的能耗的同时帮助节约了下一步骤中的能耗；

2、电解模块的整个结构设计使电解过程中钢材以微压力直接接触的柔性滑动摩擦方式通过反面电解设备和正面电解设备，完成最终氧化皮的去除过程，大大降低了了传统电解法中电极损耗、电解液流量，耗电量，提高了电的利用率；

3、设备中设置了可移动转向辊且设备中的模块具体数量可根据自身厂房环境设定，大大提高了设备与企业自身环境状态的适应性；

4、回收池中回收了去除的氧化皮且可用于他处，无其他酸性或碱性物质排放，做到了零排放、工作环境友好。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中磨削与电解联合设备的结构示意图；

图3是本发明中辅助组合电极的结构示意图。

图中：

放卷机1、收卷机2、钢材3、磨削与电解联合设备4、架体5、磨削模块6、电解模块7、进口8、出口9、垂直支撑装置10、水平支撑装置11、回收池12、上钢丝刷辊13、下钢丝刷辊14、冷却水喷嘴15、第一转向辊16、纠偏装置17、第二转向辊18、反面电解设备19、第三转向辊20、正面电解设备21、托辊22、尼龙刷辊23、辅助组合电极24、电解控制装置25、壳体26、电解生成装置27、固定装置28、电解液腔体29、金属或石墨电解层30、电解液供液管道31、电解液通道32、电解液流出孔33、出水孔34。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明。

如图1-3所示，本发明一种去除氧化皮的设备，包括放卷机1、收卷机2，所述放卷机1上卷有钢材3，所述收卷机2卷绕已处理完毕的钢材3，还包括磨削与电解联合设备4，所述磨削与电解联合设备4包括架体5、磨削模块6、电解模块7，所述架体5一侧设有放卷机1，另一侧设有收卷机2，所述架体5一侧的下部与放卷机1对接处设有钢材3进口8，所述架体另一侧上部与收卷机对接处设有钢材出口9，所述架体5内设有若干垂直支撑装置10和若干水平支撑装置11，所述架体5内部底部设有回收池12，所述回收池12上部在与钢材3进入的垂直方向上架设有若干磨削模块6，所述磨削模块6上方设有若干电解模块7，所述电解模块7也架设于架体5内部，所述钢材3一端从放卷机1退下后进入到架体5的钢材进口8，分别经过若干磨削模块6和电解模块7后从架体5的钢材出口9伸出卷并绕到收卷机2上；

进一步的，所述磨削模块6包括上钢丝刷辊13、下钢丝刷辊14、冷却水喷嘴15、第一转向辊16，若干所述上钢丝刷辊13与若干所述下钢丝刷辊14上、下错位设置，所述上钢丝刷辊13与所述下钢丝刷辊14之间设有若干冷却水喷嘴15，所述冷却水喷嘴15与架体5内侧壁固定连接，所述上钢丝刷辊13及下钢丝刷辊14表面设有钢丝刷，所述钢材3从上钢丝刷辊13和下钢丝刷辊14之间通过，且所述钢材3在上钢丝刷辊13及下钢丝刷辊14之间呈“∽”或“s”形弯曲运动，且钢材3与上钢丝刷辊13及下钢丝刷辊14有包角接触，末端的所述上钢丝刷辊13及下钢丝刷辊14的一侧上方设有用于钢材3转向的第一转向辊16，所述上钢丝刷辊13及下钢丝刷辊14均为主动传动辊；所述第一转向辊16为固定转向辊，所述第一转向辊16上设有纠偏装置17；

进一步的，所述上钢丝刷辊13及下钢丝刷辊14的直径为60～350mm，长度大于钢材3宽度100～300mm；

进一步的，所述电解模块7包括若干组第二转向辊18、反面电解设备19、第三转向辊20、正面电解设备21的组合，所述磨削模块7的正方设有若干反面电解设备19，所述反面电解设备19的一侧设有第二转向辊18，所述反向电解设备19的另一侧设有第三转向辊20，所述反面电解设备19的正上方设有正面电解设备21，所述正面电解设备21一侧设有第二转向辊18，另一侧设有第三转向辊20，所述反面电解设备19、正面电解设备21与架体5的水平支撑装置11固定连接，第三转向辊20与架体5的垂直支撑装置10固定连接，所述第二转向辊18可在架体5的水平支撑装置11上移动，且移动到指定位置后可与水平支撑装置11固定连接；

进一步的，所述反面电解设备19和所述正面电解设备21包括若干托辊22、尼龙刷辊23、辅助组合电极24、电解控制装置25，所述反面电解设备19和所述正面电解设备21的下部均为若干托辊22和若干尼龙刷辊23，间隔一个以上的托辊22设置一个以上的尼龙刷辊23，任意一个尼龙刷辊23的下方设有向上的喷水嘴26，所述若干托辊22和若干尼龙刷辊23的正上方设有辅助组合电极24，所述辅助组合电极24包括壳体26和若干电解生成装置27，所述辅助组合电极24与架体5的水平支撑装置11连接，所述辅助组合电极24内部设有若干电解生成装置27，所述辅助组合电极24的上方设有电解控制装置25，所述辅助组合电极24的壳体26为绝缘材料，其底部设有若干出水孔34，所述电解生成装置27与电解控制装置25的正负电极电连接，且电解控制装置25控制电解生成装置27工作，所述辅助组合电极24的厚度为3～100mm，所述辅助组合电极24中的若干电解生成装置27按照阴极、阳极的顺序依次排列；

进一步的，所述尼龙刷辊23为宽度大于钢材的整个尼龙刷辊23或宽度为50～100mm的可移动的局部尼龙刷辊23或尼龙刷辊23为宽度大于钢材的整个尼龙刷辊23与宽度为50～100mm的可移动的局部尼龙刷辊23的组合；

进一步的，所述电解生成装置27包括两个固定装置28、电解液腔体29、金属或石墨电解层30、电解液供液管道31，两个所述固定装置28对称设置，且中间夹有电解液腔体29，所述电解液腔体29与两侧的固定装置28固定连接，所述电解液腔体29的底部的两个固定装置28之间设有电解液通道32，电解液腔体29内的下部设有金属或石墨电解层30，所述金属或石墨电解层30的上方设有电解液供液管道31，所述金属或石墨电解层30设有若干电解液流出孔33，所述电解液腔体29底部也设有若干电解液流出孔33。

一种利用去除氧化皮的设备去除氧化皮的方法，包括如下步骤：

磨削：将上钢丝刷辊13和下钢丝刷辊14上下间隔且错位设置，使得钢材3在上钢丝刷辊13及下钢丝刷辊14之间呈“∽”或“s”形弯曲运动，上钢丝刷辊13及下钢丝刷辊14对与其接触的钢材表面进行粗磨削，钢材3经过多次正反弯曲与粗磨处理，同时冷却水喷嘴15向钢材3上喷射冷却水，冲洗上钢丝刷辊13及下钢丝刷辊14对钢材3正面及反面磨削及钢材自身变形造成破碎的四氧化三铁，降低四氧化三铁层的厚度并减少下一步骤中四氧化三铁的反应时间；

电解：经过磨削的钢材3经过固定的第一转向辊16进入到电解模块7，在电解模块7中使用中性电解液，如硫酸盐、碳酸盐、硝酸盐等，电解液从反面电解设备19及正面电解设备21中的孔中流出，钢材以微压力直接接触的柔性滑动摩擦方式通过反面电解设备19和正面电解设备21，分别使钢材3正面、发面的表面氧化皮在电解作用下，发生氧化还原反应，反面在进行电解处理的同时，正面在尼龙刷辊23的打磨下，除去下表面在之前电解时的反应产物，裸漏出新的待反应氧化物，为接下来的下表面再次电解做好准备，经过若干次电解模块的电解处理后得到洁净的无氧化钢材，所述微压力由电解液的自重或电解液与钢材之间的气囊产生；

回收：磨削与电解步骤中去除的氧化皮由架体的回收池回收再利用；

进一步的，所述上钢丝刷辊13和下钢丝刷辊14及反面电解设备19和正面电解设备21的具体数量根据厂房占地面积及高度自行设置。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。