一种湿法离心抛射研磨料的金属板带表面处理方法
【技术领域】
[0001] 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一即全板面进行连续、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】
[0002] 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。
[0003] 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、S02 等，这又直接导致对大气的污染。
[0004] 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。
[0005] 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：
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 3)美国TMff (The Material Works)公司提出这样一种技术方案（见该申请人中国[0009] 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)。
[0010] 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轧制破鳞一混合磨料高 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。
[0011] 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。
[0012] 特别是，根据以往技术，尚难以适用于板带在运行过程中频繁跑偏的全板宽表面 均匀处理，及难以适用于基于金属板带宽度方向或长度方向存在区域间厚度差的鳞皮分布 呈现典型不均匀特性的钢种的全板宽表面均匀处理等。
[0013] 另外，以往技术尚未能提供这样一种高压射流除鳞的技术方案，所述技术方案可 降低抛射系统的复杂性，从而直接提高系统的可靠性和降低系统成本。
【发明内容】
[0014] 为克服上述问题，本发明的目的在于，提供一种湿法离心抛射研磨料的金属板带 表面处理方法，根据本发明，抛甩头（抛头）的旋转轴与金属板带宽度方向（或金属板带运 行方向）呈一定角度设置，所述湿法离心抛射研磨料的表面处理方法的离心抛射介质为磨 料颗粒与水的混合浆料，由此，可实现金属板带在宽度上呈现典型不均匀分布的附着物的 同步清除，并确保板带宽度方向上的表面微观形貌具有严格的一致性。根据本发明，各抛甩 头射流在板宽方向上呈现典型的均匀、对称分布特征；且在射流非边部区域，具有一段较长 的完全均匀段，使得射流均匀性具有极大的提高。根据本发明，无效射流及"强度过剩"区 域大幅减小。根据本发明，可有效提高表面处理的均匀性和清除后的均匀板面质量。根据 本发明，可降低抛射系统的复杂性，从而直接提高系统的可靠性和降低系统成本。根据本发 明，确保其进入下一步处理段后完全不影响下一步的工艺处理效果。
[0015] 本发明的目的又在于，提供一种湿法离心抛射研磨料的金属板带表面处理方法。 根据本发明，抛甩头旋转轴与金属板带宽度方向平行设置，即与金属板带运行方向垂直设 置，所述湿法离心抛射研磨料的表面处理方法的离心抛射介质为磨料颗粒与水的混合浆 料，通过这种方式可实现金属板带在宽度上呈现典型不均匀分布的附着物的同步清除；各 抛甩头射流在板宽方向上均呈现典型的均匀、对称分布特征，且在射流非边部区域，具有一 段较长的完全均匀段，使得射流均匀性具有极大提高；无效射流及"强度过剩"区域大幅减 小；可有效提高表面处理的均匀性和清除后的均匀板面质量；降低抛射系统的复杂性，从 而直接提高系统的可靠性和降低系统成本；确保其进入下一步处理段后完全不影响下一步 的工艺处理效果。
[0016] 根据本发明所述抛甩头旋转轴与金属板带宽度方向（或金属板带运行方向）呈一 定角度设置的湿法离心抛射研磨料的表面处理方法，可以实现在板带宽度方向上与板带长 度方向上更加均匀一致的除鳞效果。
[0017] 根据本发明，所述除鳞效果具体可说明为：鳞皮残留率、表面粗糙度值的波动范围 在整个板带长度方向上、板带宽度方向上均匀一致；避免因射流不均匀，造成板带头、尾部 因为鳞皮较厚而去除不尽，在带钢非头尾段因鳞皮较薄而去除过量；同时在带钢宽度方向 上，因两侧边部区域鳞皮较厚而鳞皮去除不尽，板带宽度的中间部位因鳞皮较薄，而去除过 量。
[0018] 根据本发明所述抛甩头旋转轴与金属板带宽度方向（或金属板带运行方向）呈一 定角度设置的湿法离心抛射研磨料的表面处理方法，可特别适用于长度方向与宽度方向鳞 皮分布典型不均匀的金属板带，如热轧后采用高温卷取工艺的金属板带料。这类金属板带 的头尾段鳞皮厚度值较之中间区域明显偏高，同时在带钢宽度方向的两侧边部鳞皮厚度较 之宽度中间区域明显偏高。
[0019] 根据本发明所述抛甩头旋转轴与金属板带宽度方向（或金属板带运行方向）呈一 定角度设置的湿法离心抛射研磨料的表面处理方法，采用的离心抛甩头其叶轮宽度值比之 TMff-EPS抛甩头更大，为150~200mm，即本发明采用的是一种宽叶片离心抛甩头，由此，通 过介质供应实现高速旋转的宽叶轮抛甩出宽的研磨料射流。
[0020] 根据本发明所述抛甩头旋转轴与金属板带宽度方向（或金属板带运行方向）呈一 定角度设置的湿法离心抛射研磨料的表面处理方法，所述湿法离心抛射研磨料的表面处理 方法的离心抛射介质为磨料颗粒与水的混合物，所述磨料颗粒为天然的刚玉类磨料（如棕 刚玉、白刚玉、单晶刚玉等）、碳化物磨料（如黑碳化硅、绿碳化硅、碳化硼等）等，或人造类 磨料，如钢丸、钢砂、钢丝切丸等金属加工丸类，所述磨料包括各种尖锐或非尖锐形态的刚 玉类磨料、碳化物磨料或人造类磨料等。
[0021] 本发明的目的又在于：提供一种抛甩头旋转轴与金属板带宽度方向（或金属板带 运行方向）呈一定角度设置的湿法离心抛射研磨料的表面处理方法，所述湿法离心抛射研 磨料的表面处理方法叠加后的射流强度分布曲线中，单个抛甩头形成的射流强度分布局部 峰值与形成有效射流强度分布的均匀平直线之间的强度差异较小，在板带宽度范围之外的 无效区域范围较小，同时"强度过剩"区域也显著减小，由此，可有效节约了系统电耗与机 械损耗，直接提高了系统能效和降低系统成本。
[0022] 根据本发明所述一种抛甩头旋转轴与金属板带宽度方向（或金属板带运行方向） 呈一定角度设置的湿法离心抛射研磨料的表面处理方法，所述湿法离心抛射研磨料的表面 处理方法特别适用于板带规格变化范围大，长度方向与宽度方向容易受环境影响而导致鳞 皮分布不均匀的敏感型钢种，尤其适用于碳钢板材的全长度、全板宽、正反面的同步除鳞处 理。
[0023] 根据本发明所述一种抛甩头旋转轴与金属板带宽度方向（或金属板带运行方向） 呈一定角度设置的湿法离心抛射研磨料的表面处理方法，所述湿法离心抛射研磨料的表面 处理方法特别适用于钢板带材的全长度、全板宽、正反面同步除鳞处理，所述鳞片在金属板 带宽度方向上呈现两侧与中间区域的厚度差在5um以上的鳞皮分布呈现典型不均匀特性 的钢种，在金属板带长度方向的头尾部与中间区域的厚度差在7um以上的鳞皮分布呈现典 型不均匀特性的钢种，同时适用于金属板带的板形不良或张力波动导致带钢