去除热轧钢带表面氧化皮的装置的制作方法

专利名称：去除热轧钢带表面氧化皮的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械去除热轧钢带表面氧化皮的装置。
背景技术：
热轧钢带通常表面上都覆盖着轧制的氧化皮，该氧化皮主要由氧化物组成。假如热轧钢带还要经受各种处理工序(例如冷轧)，则会导致出现缺陷，例如由轧制氧化皮引起的表面伤痕和裂纹。由于这样，在热轧钢带经受进一步的处理工序之前，一般要用酸洗去除热轧钢带表面上的氧化皮。在这个过程中，酸洗部分，废酸的回收利用过程和去除氧化皮的能力的调整等都有问题。酸洗过程中产生的氢的渗入，也会使钢材性质恶化。
为了解决这些问题，已经研究了许多在热轧钢带进行酸洗之前，清除热轧钢带表面氧化皮的方法。例如，在第133460/1979号日本专利刊物，第41821/1982号日本专利申请公开公报和第10917/1982号日本专利申请公开公报中公布了在大的轧制压下量(以后称为″轧制氧化皮滚轧″)下冷轧热轧钢带的步骤。轧制氧化皮滚轧可在氧化皮中形成裂纹，并且使氧化皮对钢带的粘附力削弱，因此，使得用喷丸清处理、高压水喷射、刷子刷、磨粒磨削等方法清除冷轧钢带表面氧化皮的工作容易进行。结果，粘附在要送去酸洗槽的热轧钢带上的氧化皮量减小，因而酸洗工序的负荷减小。
虽然当热钢带经受轧制氧化皮滚轧时，酸洗工序的负荷肯定减小，但是，从钢带表面分离出来的氧化皮碎片，在以后的工序中，有粘附在滚子(例如拉紧滚子)表面，和接着重新粘附在钢带表面上的趋势。在这种情况下的氧化皮与通过拉伸矫直机的钢带表面上的氧化皮不同，在后一种情况下，氧化皮对钢带表面的粘附力较强。结果，带入酸洗槽的氧化皮量较大，因此，不能使酸洗工序的负荷减小得如预期的那么多。
另外，由轧制氧化皮滚轧从该热轧钢带表面分离下来，但以后又牢固地重新粘附或压回该钢带表面上的氧化皮碎片，在酸洗工序中很难清除，并且经常在以后的冷轧工序中造成一些缺陷(例如表面伤痕)。虽然可用磨粒进行磨削，去清除氧化皮碎片，但总是有一些氧化皮碎片保留在钢带表面上。

发明内容
发明者进行了各种研究，企图找出清除这些会造成产品表面伤痕的残余的氧化皮的对策，目的是要揭示在减小酸洗工序负荷方面有效的轧制氧化皮滚轧的优点。结果，发明者发明，当在特定的条件下，以大的轧制压下量冷轧热轧钢带时，可以有效地清除钢带表面上的轧制氧化皮，使下一步酸洗工序的负荷明显减小。
本发明是在有关重载冷轧对轧制氧化皮剥离能力的影响的研究结果基础上完成的。本发明的目的是要减小送往酸洗槽的轧制氧化皮的量，并从而将酸洗工序的负荷减小了的钢带输送至以后的工序。
为了达到上述目的，本发明提供一种去除热轧钢带表面氧化皮的装置，它包括在轧制压下量为30％或更大下，冷轧其表面上粘附有轧制氧化皮的热轧钢带的冷轧机；设置在所述冷轧机下游的刷擦滚子，其用于清除受冷轧作用而剥离和粘附力削弱的氧化皮碎片；设置在所述刷擦滚子下游的喷嘴；设置在所述喷嘴下游的拉紧滚子，其用于对所述钢带施加拉力；设置在所述拉紧滚子下滚的酸洗槽。
在刷擦滚子和拉紧滚子之间，至少设置一个喷嘴，该喷嘴用于向钢带表面喷射高压水。
至少在冷轧机和拉紧滚子之间的钢带通道的预先决定的点上，设置一个刷擦滚子，并且该刷擦滚子用于从钢带表面上清除那些已剥离的，或者其对基本钢材的粘附力已经削弱的氧化皮碎片，已经从热轧钢带转移至轧辊上的氧化皮碎片由抛光器，喷射喷嘴或刮片从轧辊表面上清除掉，然后排放至处理线以外去。
当在大的轧制压下量下冷轧热轧钢带时，最好将水和具有大摩擦系数的水溶性轧制油加到冷轧机工作辊的辊缝和钢带上。
那些在重载轧制过程中不能跟上基本钢材伸长的氧化皮会促进裂纹的生成和夹层剥离，并且削弱氧化皮对基本钢材的粘附力。然后，当刷擦钢带时，刷子的细丝渗入在氧化皮层中形成的裂纹中，因此可以容易地清除钢带表面上的氧化皮。根据我们的研究发现，在这种情况下，轧制氧化皮的剥离能力，随着轧制压下量的不同，有很大的变化。通过将水或摩擦系数大的水溶性轧制油加到工作辊的辊缝和钢带上，可以产生大的塑性变形，这对剥离氧化皮是有效的。
在大的轧制压下量下冷轧的钢带具有在酸洗工序前使用所需要的性质。因此，只要对钢带进行简单的热处理，或在酸洗后轻微地冷轧一下，即可将该钢带作为具有所需要性质的冷轧钢带使用。


图1为一原理图，它表示包括根据本发明的重载冷轧工序的去氧化皮生产线；图2为一截面图，它表示各个指向冷轧机的工作辊的抛光器；图3为一截面图，它表示各个朝着冷轧机工作辊的喷射喷嘴；图4为一截面图，它表示每一个朝着冷轧机工作辊的刮片；图5为用于说明在重载冷轧过程中，热轧钢带中金属流动情况的示意图；图6为说明当在大的轧制压下量下冷轧热轧钢带时的变形区的示意图；图7为表示在热轧钢带表面上形成的氧化皮层的化学结构的示意图；图8为表示设在刷擦辊下游的拉紧滚子的示意图；图9为表示设在喷射装置下游的拉紧滚子的示意图；图10为表示当冷轧其表面上有15微米厚的氧化皮层的热轧钢带时，轧制压下量和酸洗时间之间的关系图；图11为表示当冷轧其表面上有7微米厚的氧化皮层的热轧钢带时，轧制压下量和酸洗时间之间的关系图；图12为表示当酸洗时间固定为5秒时，轧制压下量和氧化皮厚度之间的关系图；图13为表示当在大的轧制压下量下冷轧实施例5中的A-型钢时，轧制压下量和伸长之间的关系图；图14为表示当在大的轧制压下量下冷轧实施例5中的B-型钢时，轧制压下量和伸长之间的关系图。
具体实施例方式
根据本发明的处理线的布局如图1所示。表面上粘附有轧制氧化皮的热轧钢带1，从开卷机卷筒2上展开，通过拉紧滚子3，然后在冷轧机4中，在大的轧制压下量下进行冷轧。由于重载轧制的作用，轧制氧化皮产生裂纹和被轧碎，并从钢带1上剥离。当残留在钢带1表面上的轧碎的氧化皮被刷擦滚子5清除以后，钢带1送至喷射装置6。在喷射装置6中，从喷嘴7喷出的高压水对钢带1的表面进行清洗。刷擦工序可分为二个工序第一工序是用磨粒清除粘着的氧化皮，第二工序是用清洗的方法去除粘着的氧化皮。可以使用含有研磨硅石或氧化铝磨粒等的尼龙刷子或开口金属丝刷子。然后，经过这样处理的钢带1送至酸洗槽8，利用酸洗清除残留在钢带1表面上的少量的氧化皮。然后，钢带1卷绕在拉紧卷筒9上。
最好，冷轧机具有抛光器、喷嘴或刮片的轧辊。例如，抛光器10(图2)，喷嘴11(图3)或刮片12(图4)可以在沿着回转方向，在辊缝13后面的位置处，与工作辊14的表面相对配置。当利用抛光器10或刮片12清除工作辊14表面上粘附的氧化皮时，还应另外设置一个抽吸机构15，将去除的氧化皮碎片排出系统之外，以防止该被去除的氧化皮重新粘附在轧辊的表面上。
另外，还担心已经转移至工作辊14表面上的氧化皮碎片还会转移至支撑轧辊16上，然后再通过工作辊14压回至钢带17上。因此，在该支撑轧辊16的对面，也放置了同样的抛光器10，喷嘴11或刮片12。
从热轧钢带1转移至工作辊14表面上的轧碎的氧化皮，由各个朝着工作辊14的抛光器10，喷嘴11或刮片12从工作辊14表面上清除掉，然后排到系统外面去。希望抛光器10，喷嘴11或刮片12在沿着回转方向，位于辊缝13之后的位置上，面对着工作辊14的表面配置。
当利用没有粘附着氧化皮的工作辊14轧制热轧钢带1时，用这种方法可以清除从热轧钢带1转移至工作辊14上的氧化皮碎片，因此，氧化皮碎片不会重新粘附和压在钢带1上，因而可得到残留在其上的氧化皮量大大减小的钢带。
热轧时，当在较高的温度下卷绕钢带时，轧制氧化皮层会变得较厚。当表面上粘有氧化皮的这种热轧钢带，在大的轧制压下量下冷轧时，冷轧过程中的金属流动可以划分为不变形部分I和主要变形部分II。不变形部分I受摩擦的限制，而主要变形部分II在大的压下量下进行轧制，如图5和图6所示。由于变形不均匀，产生内应力，从而使氧化皮层容易产生裂纹。这基本上与拉伸矫直机处理钢带时所产生的金属流动是不同的，拉伸矫直机只在表面区域产生大的变形。
拉伸矫直只使表面区域受到大的变形，而在重载冷轧过程中，表面下面的内部区域也会产生大的变形。考虑到不论氧化皮层的厚度，在基本钢材和氧化皮层之间的边界附近变形较大，可以设想，这就是为什么在氧化皮较厚的情况下，氧化皮也容易剥离的原因。另外，假如氧化皮较厚，则与氧化皮薄的情况比较，所产生的裂纹较多，这也可促使氧化皮剥离。因此，对于厚的氧化皮，不需要增加那么大的轧制压下量也可以达到足够的氧化皮剥离效果。
在我们有关轧制压下量对氧化皮层影响的研究过程中，从大量的实验结果中发现，当以大的轧制压下量冷轧热轧钢带时，根据由轧制氧化皮厚度t(微米)和轧制压下量R(％)之间的公式t×R≥150决定的关系来控制轧制压下量，可以有效地去除任何厚度的氧化皮。公式t×R≥150是由各种不同的实验数据决定的。假如该公式不满足，则重载轧制的效果降低，下一步的酸洗工序的去氧化皮时间要延长。
在冷轧机4中，热轧钢带1在大的轧制压下量下进行冷轧。因此，在工作辊和热轧钢带1之间提供一些注滑是必要的。然而，假如使用正常的油性润滑剂，则冷轧后留在钢带1表面上的油会进入酸洗槽8中，并妨碍废酸等的回收利用过程。在这个意义上说，最好使用水或水溶性的轧制油，这样，利用通过喷射装置6的喷嘴7喷出的变压水可以容易地将这些润滑剂清洗掉。
在轧制时，水或水溶性轧制油对剥离钢带表面的氧化皮也是有效的。在轧制过程中，金属流动是不均匀的，如图5所示。另外，在钢带的表面区域和核心区域之间，沿着与钢带表面垂直的方向的变形程度是不同的，如图6所示。这个轧制状态和氧化皮层与基本钢材之间延展性的差别也可促使氧化皮层剥离。
变形程度受作用在辊缝13的摩擦系数μ的影响。假如摩擦系数μ大，则作用在表面上的剪切力τ(＝μP)也大。结果，作用在钢带表面上的约束力大，因此，沿着与钢带1表面垂直的方向的不均匀变形变大。结果，氧化皮被加速剥离。
在正常的冷轧条件下，使用润滑性能相当好的轧制油，可使辊缝13处的摩擦系统μ在0.03数量级左右调节，因此可降低轧制力和达到大的轧制压下量所需的轧机马达功率。通常，使用1～5％的水溶性轧制油作为轧制油。水溶性轧制油还可以有效地冷却工作辊和阻止辊缝处的粘滞作用。
相反，根据本发明，为了通过重载冷轧机械地去除热轧钢带的氧化皮，使钢带内部区域如图5和图6所示那样，产生大的变形是重要的。从这个观点来看，最好使用摩擦系数大的轧制油，并且在轧制油的润滑性稍微降低的条件下进行热轧钢带1的冷轧。换言之，在辊缝13处的热轧钢带的润滑可用水或水溶性轧制油适当控制。
特别是，当使用摩擦系统μ在0.05至(0.15+α×D+β×R)(这里，α＝1/7500(常数)，β＝-1/2500(常数)，R为轧制压下量(％)，D为工作辊直径(mm))范围内的水溶性轧制油时，可达到大的塑性变形，这可促使氧化皮剥离。为了有效地去除热轧钢带的氧化皮，摩擦系数μ最好为0.05或更大。然而，假如摩擦系数μ太大，则轧制热轧钢带所需的轧机马达功率和轧制力会增大，这是不利的。考虑到功率消耗，轧制力和扭矩，当润滑性能提高时，与轧机制造成本关系很大的轧制成本会降低，而与酸洗液的量和酸洗部分制造成本关系很大的酸洗成本会增加。
在本发明中，利用水或水溶性轧制油来达到轧制成本和酸洗成本的平衡。假如摩擦系数μ太大，则辊缝处的轧制力及接触压力增加。结果，氧化皮被压在基本钢材上。工作辊的直径越小和轧制压下量越大，则这种现象越显著。在这个意义上说，必需固定摩擦系数μ相对于工作辊直径D和轧制压下量R的上限，如上述公式所定义的那样。
当在大的轧制压下量下冷轧热轧钢带时，在那些不能跟上基本钢材伸长的氧化皮中会产生裂纹和夹层剥离，这就减小了这些氧化皮对基本钢材的粘附力。在重载轧制过程中，裂纹和夹层剥离的产生是由下述现象造成的。
在热轧钢带表面上形成的氧化皮主要由Fe3O4组成。从概念上讲，可以认为氧化皮具有FeO，Fe3O4和Fe2O3的堆积结构，如图7所示，而氧的浓度，由内部区域向着表面逐渐增加。事实上，当钢带以较高的速度冷却时，FeO层有变得较厚的趋势。为沸腾钢的氧化皮层较薄，为6～7微米数量级，而热轧时卷绕温度高的Ti全脱氧钢的氧化皮层较厚，为9～10微米数量级。
Fe3O4和Fe2O3层构成氧化皮层的主要部分，它们硬和脆，即使在小的轧制压下量下，也容易产生裂纹。例如，在酸洗工序之前进行的通常的拉伸矫直工序中，在大约2％伸长的情况下，反复进行机械弯曲就可产生裂纹和氧化皮剥落。利用给钢带反复施加机械弯曲的装置，如在通常的使用硫酸的酸洗槽中所知道的那样，也可使用Fe3O4和Fe2O3层产生裂纹。相反，在氧化皮层和基本钢材之间的边界存在的FeO层，在小轧制压下量下基本钢材伸长的情况下韧性很好，在工序中可以变形。结果，FeO层不以在拉伸矫直机中使用的伸长比数量级从基本钢材上剥离，并送入酸洗槽。然而，当轧制压下量设定为大值时，基本钢材和FeO层之间的变形程度变大，则在不能再跟上基本钢材伸长的FeO层中出现裂纹。
事实上，当检查在冷轧过程中，从热轧钢带表面上剥离的轧碎的氧化皮时发现，在低的轧制压下量下形成的氧化皮尺寸大，而且是片状的，而随着轧制压下量增大，剥离的氧化皮变成粉末状。随着轧制压下量的变化，剥离的氧化皮形状的改变说明在较深的区域的氧化皮层，换言之，在FeO层中，当轧制压下量较大时会产生裂纹，结果会促使氧化皮剥离。因此，在重载冷轧后，保留在钢带表面上的氧化皮量显著减小。
然而，剥离的氧化皮碎片可以重新粘附在钢带表面上。甚至在氧化皮从钢带表面上剥离后，仍有剥离的氧化皮碎片转移至工作辊表面，然后重新粘附或压回在钢带上的情况。在这个意义上说，应在冷轧后，用刷子刷擦钢带表面，除去钢带表面的残余氧化皮。去除剥离的氧化皮会出乎意外地改善重载冷轧的去氧化皮效果，这样，酸洗槽中的酸洗条件可以明显改善。
当以大的轧制压下量冷轧热轧钢带时，不能跟上基本钢材伸长的那些氧化皮将产生裂纹和夹层剥离。由于产生裂纹和夹层剥离，氧化皮对基本钢材的粘附力削弱。当刷擦这种钢带时，刷子的细丝渗入氧化皮层的裂纹中，以加速氧化皮从钢带表面分离。
可以使用含有硅石、氧化铝等磨粒的尼龙刷子作为刷擦滚子5。使用含有磨粒的刷擦滚子可使清除氧化皮的工作更容易进行。刷擦对整个钢带表面都有大的去氧化皮作用。刷擦可以划分为二个工序。在第一个工序中，氧化皮被从钢带表面上磨掉，而在第二个二步则清洗掉氧化皮。
刷擦后仍然保留的氧化皮被送入喷射装置6中，在那里，从喷嘴7喷出的压力为1～5MPa的高压水冲洗该残余的氧化皮。这样，可以将残余的氧化皮和轧制过程中润滑用的水或水溶性轧制油洗掉，而不会损坏基本钢材。即使有残余的轧制油，这种油是水溶性的，因此不会对酸洗槽8中的酸液和废酸的回收利用过程有任何有害的影响。
由于钢带表面上大部分氧化皮是利用刷擦和喷洗清除的，因此酸洗应清除的氧化皮量很小。结果，酸洗工序的负荷大大减小。另外，当使用温度为80℃～90℃的热水作为刷擦后喷射用的高压水时，可将钢带送入酸洗槽8中，而不会使冷轧过程中，被工作热量升高的钢带温度降低。热水也可以有效地清除在冷轧过程中，作润滑用的水或水溶性轧制油。因此，可以避免酸洗槽温度的降低和酸洗残渣的渗入，使钢带酸洗能在稳定的条件下进行，并节省为保持酸洗用酸的温度所需的能量。
在去除氧化皮生产线中，由于热轧钢带1是以预先决定的轧制压下量冷轧的，因此必需拉伸该热轧钢带1。为了使轧机4工作稳定，负荷减小，形状稳定等，最好从前端和后端施加大的拉力。为了施加这种拉力，通常可使用拉紧滚子，可以从轧机4的上游，利用拉紧滚子3对热轧钢带1施加必要的拉力，而不会对去除氧化皮有任何坏的影响。另一方面，假如想利用放在轧机4下游的拉紧滚子施加拉力时，则钢带1将会在氧化皮部分地剥离和从钢带1表面隆起的条件下，通过该拉紧滚子。结果，氧化皮碎片会粘附在拉紧滚子上，并使后面的钢带受污染，或在拉紧滚子本身形成凹坑。
为了避免这些缺陷，刷擦滚子5安放在拉紧滚子17的前面，如图8所示。当刷擦和喷洗综合使用时，拉紧滚子17安放在喷射装置6的下游，如图9所示。在任何情况下，其氧化皮层已经受重载冷轧的作用而产生裂纹和剥离的钢带1要经受刷擦，然后随意喷洗，以去除能够很容易剥离的氧化皮，再送至拉紧滚子17。这样，氧化皮碎片就不会转移至拉紧滚子17上，可以阻止后面的钢带受污染和由于转移的氧化皮碎片使拉紧滚子17损坏。结果，可将钢带1送入酸洗槽8中，而其优良的表面性质保持完好无损。
与在酸洗后进行普通的冷轧过程一样，重载冷轧可使钢带表面变硬，从而在酸洗前赋予钢带所要求的性质。从这个意义上说，当用通常的酸洗工序后的冷轧代替重载冷轧时，可以简化和缩短总的过程，并减小酸洗工序的负荷。这种替代是从解决酸洗工序前，机械除氧化皮时的残留氧化皮问题而派生出来的。
在酸洗前，以10％或更大的轧制压下量冷轧过的钢带在工作中被硬化。钢带的硬度增加，但其延展性降低。轧制压下量越大，则退火过程中再结晶开始温度越低，并且退火后的晶粒越均匀。假如晶粒变粗(所谓的晶粒生长)，则钢带表面变得粗糙，因此不可能得到优良的表面光洁度。在任何情况下，只要钢带在40％或更大的轧制压下量下冷轧时，退火后钢带中就可形成均匀和稳定的金相结构。
由于在酸洗前的重载轧制过程中，采用了40％或更大的轧制压下量，因此接下来的退火可以得到具有优良金相结构的钢带。结果，只要简单地将钢带本身退火，或在小的压下量下冷轧，然后再退火，可以将酸洗的钢带作为涂层，冷轧钢带等材料使用。为了改善钢带的金相结构，最好采用大的轧制压下量。然而，假如轧制压下量太大，则在辊缝处的接触压力和轧制力变大，因此，氧化皮碎片会重新粘附和压回至基本钢材上。在这些条件下，钢带表面的氧化皮不能充分地去除，因此，酸洗后的钢带表面由于重新粘附了氧化皮碎片而变得粗糙。
实施例1在图1所示的去氧化皮生产线上，在酸洗前，用5～50％的轧制压下量冷轧厚度为2.5mm的二种热轧钢带。这个实施例中所用的热轧钢带的成份和组成如表1所示，在其中的一种钢带上形成了平均厚度为15微米的轧制氧化皮层，而在另一种钢带上形成了平均厚度为7微米的轧制氧化皮层。
表1热轧钢带的化学组成(重量％)

在钢带冷轧以后，利用含有硅石或氧化铝磨粒的尼龙刷子(用三股直径为1.6mm的细丝拧在一起做成，其外直径为360mm)与钢带表面接触，以1,200转/分的转速旋转来研磨钢带。
将高压热水喷射在钢带表面上，把保留在钢带表面上的氧化皮碎片洗掉，然后将钢带送入装满90℃、浓度为10％的盐酸溶液的酸洗槽中。酸洗一直继续到在钢带表面上没有发现残余的氧化皮或酸洗残渣为止。当研究在这种条件下，酸洗时间与轧制压下量之间的关系时注意到，随着氧化皮层厚度的变化，这个关系也在变化。在表面上形成较厚的氧化皮层(15微米数量级)的热轧钢带情况下，在轧制压下量为20％或更大时，酸洗时间明显缩短，如图10所示。另一方面，在表面上形成较薄的氧化皮层(7微米数量级)的热轧钢带情况下，在轧制压下量为30％或更大时，酸洗时间明显缩短，如图11所示。
在通常的酸洗生产线中，为了保证足够的酸洗时间(大约16秒)，酸洗槽长度设计成80～90m。由于重载轧制的目的之一是减小酸洗槽的尺寸，因此，在将酸洗时间固定为5秒的条件下，研究了轧制压下量和氧化皮层厚度之间的关系，以便保证酸洗时间与通常的酸洗槽长度的一半相适应。
从图12所示的研究结果中可看出，氧化皮层越厚和轧制压下量越大，则在上述条件下的残余氧化皮量越小。区别氧化皮是保留或去除的临界状态用相应于氧化皮厚度t(微米)和轧制压下量R(％)的乘积的曲线代表。从我们的研究中，可以确信，在满足下列公式的条件下，可以有效地去除氧化皮氧化皮厚度t(微米)×轧制压下量R(％)≥150当在根据这样获得的氧化皮厚度和轧制压下量之间的关系适当调节的轧制压下量下，冷轧热轧钢节时，可以有效地去除钢带表面上的氧化皮。在基本上改善的酸洗条件下处理后的该去氧化皮的钢带可以作为具有优良外观的冷轧材料使用。
实施例2采用与实施例1同样的去氧化皮生产线，酸洗前在轧制压下量为50％下冷轧厚度为2.7mm的热轧钢带。实施例2所使用的热轧钢带的成份和组成表示在表2中。在钢带表面上粘附着平均厚度为7～15微米的轧制氧化皮。在重载轧制过程中，水或水溶性轧制油以4.5m3/min的流量送至热轧钢带1和直径为450mm的工作辊之间的辊缝处。水溶性轧制油的摩擦系数在0.05～0.19(＝0.015+450/7500-50/2500)范围内调节。
表2实施例2中所用的热轧钢带

在不使用任何润滑剂或水的所谓″干轧制″的情况下，冷却能力不足使辊缝处的湿度升高，并产生粘滞现象。当使用油性润滑剂，而在酸洗槽前没有充分洗掉润滑剂时，则油成份会渗入酸洗槽中。油成份的渗入造成废酸处理部分污染，结果使用于废酸回收利用过程的喷雾焙烧炉的喷嘴过滤器的维修性能变坏。
另一方面，在使用重载轧制后，用刷擦或喷洗方法很容易的钢带表面清除的水或水溶性轧制油的情况下，不会出现冷却不够的问题，并且通过刷擦或喷洗，很容易使油性成份与钢带分离，油性成份不会渗入酸洗槽中。因此，可保证工作辊和钢带之间的摩擦系为适合于在重载轧制过程中有效去除氧化皮的值，并且通过，例如，控制轧制油的浓度可以很好地与轧机马达功率，轧制力等保持平衡。
通过这样使用水或水溶性轧制油完成重载轧制，可以避免冷却不够和油成份污染酸洗槽，同时在与减小轧机马达功率，轧制力等很好平衡的条件下，有效地去除钢带表面的氧化皮。当根据在冷轧过程中普通用来计算轧制力的希尔(Hill)方程式的近似解来计算摩擦系数时，本实施例中的摩擦系数的值约为0.05～0.2，如表3所示。与在通常冷轧中的大约0.03的值比较，这些数值要大得多。然而，在所述范围内的摩擦系数的值，对有效地去除钢带表面的氧化皮是适合的。在观察通过喷射装置6后的钢带表面后，没有发现在钢带表面上残留有酸洗的残渣。
经过用水喷洗处理的钢带送入装有90℃的盐酸的酸洗槽8中，浸入6秒钟进行酸洗。酸洗过的钢带在任何情况下都具有优良的外观，没有残余的氧化皮。
然后研究了摩擦系数μ对氧化皮剥离状态的影响。由表3所示结果发现，在小的摩擦系数范围内，要促使氧化皮剥离，剪切力τ(＝μP)太小。然而，在摩擦系数太大的范围内，氧化皮的剥离能力也变坏。这是由于随着摩擦系数μ增加，轧制力增加和相应地辊缝处接触压力增加所造成的氧化皮压回至基本钢材上的结果。
表3摩擦系数对氧化皮剥离状态的影响

实施例3厚度为2.7mm的热轧钢带，酸洗前在轧制压下量为50％下进行冷轧。本实施例中所用的钢带与实施例2中所用的钢带相同。
为了研究粘附在工作辊上的氧化皮碎片的影响，冷轧过程中，工作辊按下述方法进行处理。
情况1由含有硅石或氧化铝磨粒，并且长度等于每一个工作辊的桶长的尼龙刷子制成的滚子形抛光器，以1～4MPa的压力压在工作辊表面上，并由驱动装置带动回转。每一个抛光器，除了面对工作辊的部分以外，都放在吸气机的外壳内。抛光器周围的空气，以1～20Nm3/min(毫微米3/分)的流量被吸入。
情况2隙缝长度等于每一个工作辊的桶长的喷嘴指向工作辊的表面，并且高压水以1～50MPa的压力，通过喷嘴喷射在工作辊的表面上。为了防止喷出的水从工作辊表面反弹回喷嘴中，本情况中的喷嘴以与工作辊表面成45°的角度按对角线设置。
情况3由硬毛粘制成，其长度等于每一个工作辊的桶长的刮片放在工作辊的表面上。工作辊转动，而刮片则以1～4MPa的压力压在工作辊表面上。每一个刮片，除了面对工作辊的部分以外，安放在吸气机的外壳内。刮片周围的空气，以1～20Nm3/min(毫微米3/分)的流量被吸入。
情况4连续使用工作辊作热轧钢带的重载轧制，不使工作辊表面经受任何处理。
在每一种情况下，冷轧后都切下一块试件，然后酸洗至通常冷轧材料所要求的程度。酸洗按下述方法进行酸液基本上是与实际生产线中使用的酸液相似来准备的，即为10％HCl+7％Fe2++10Fe3+，酸液保持在90℃，每一块试件都浸入酸液中。酸洗性能由达到上述精加工质量所需的浸入时间来判断。对于情况1至3所得出的试件，通过在非常短的时间(6秒)的酸洗处理就可观察到冷轧材料所要求的优良的外观。相反，在情况4所得到的钢带表面上，甚至经过连续酸洗6秒或更长时间后，发现有少量的残余氧化皮，并且在钢带表面上发现有大量的氧化皮引起的凹坑。
研究了酸洗后，每一个试件表面上的残余氧化皮和氧化皮引起的凹坑数目和尺寸大小。氧化皮和凹坑数目是用肉眼观察计算的，并用每单位面积上的氧化使数目(数目/m2)来表示。氧化皮尺寸小用游标卡和光学显微镜测量。
从表4所示的结果中发现，在热轧钢带以大的轧制压下量进行冷轧的本发明的实施例中，可得到外观优良，只有极少量残余氢化皮的钢带，同时没有发现除去的氧化皮碎片转移至工作辊上，和氧化皮碎片重新粘附或压回至钢带表面上。相反，在使用其上转移有氧化皮碎片的工作辊的情况4中，在所得出的钢带表面上发现有氧化皮引起的凹坑和大量的重新粘附或压回至钢带表面上的氧化皮碎片。另外，残余氧化皮数目较多。
从这个比较中可以看出，在属于本发明的情况1至3中，可以在短的酸洗时间内得到外观优良的钢带。酸洗时间短可以允许建造小尺寸的酸洗部分，并使用浓度低的酸液，还可以消除钢材吸收氢所造成的各种缺陷。
表4在酸性钢带表面发现的氧化皮引起的凹坑和残余氧化皮的数量和尺寸

实施例4与实施例2中的钢带相同的厚度为2.7mm的热轧钢带，酸洗前、在轧制压下量为50％下进行冷轧。在重载轧制过程中，利用每一个指向工作辊表面的抛光器清除转移至工作辊表面上的氧化皮碎片。
为了研究重载轧制后，处理条件的影响，每一块钢带都用下述三种方式进入酸洗槽。
情况1(如图8所示)钢带用与钢带表面接触，以2,000转/分的转速回转的尼龙刷子(外径为360mm，用三股直径为1.6mm的细丝拧在一起制成)刷擦，然后通过拉紧滚子进入酸洗槽。
情况2(如图9所示)在用与情况1相同的方法刷擦后，80℃的高压水喷射在钢带表面上，然后钢带通过拉紧滚子进入酸洗槽。
情况3(比较例)与情况1相反，钢带在同样条件下，在离开拉紧滚子后刷擦，然后进入酸洗槽。
每一根钢带浸入装有90℃的盐酸液体的酸洗槽中2～20秒，进行酸洗。观察每一根酸洗钢带的表面，并比较情况1至3的结果。在情况3中，由于钢带是沿着拉紧滚子弯曲的，所以氧化皮只是部分地与钢带分离。但是，由于拉紧滚子和钢带之间的压力作用，分离的氧化皮碎片又被压回钢带和拉紧滚子上。随着拉紧滚子的转动，该重新粘附的氧化皮碎片反复地被分离和重新粘附，因此，在钢带表面上留下氧化皮引起的凹坑。在钢带产品上留下的这些凹坑，作为一种缺陷，以质量观点来看是不能接受的。相反，在情况1和2中，由于钢带在进入拉紧滚子以前，通过刷擦或喷洗，几乎完全清除了钢带表面上氧化皮碎片，因此在钢带和拉紧滚子之间没有出现氧化皮碎片进一步剥离或重新粘附的现象。
从这个比较中可以清楚地看出，通过将拉紧滚子17设置在刷擦滚子5和喷射装置6的下游，可使进入酸洗槽8的钢带1保持在外观优良的条件下，并且可阻止氧化皮碎片对拉紧滚子17的损坏。结果，可以显示重载轧制的优点和减轻酸洗工序的负荷。
实施例5本例中使用厚度为3.2mm的热轧钢带。钢带的组成与实施例2的钢带一样，氧化皮层的平均厚度为10微米。在酸洗前，钢带在轧制压下量为5～50％下冷轧。在重载轧制过程中，转移至工作辊表面上的氧化皮碎片用指向工作辊表面的各个抛光器清除。
经过重载轧制除去氧化皮的钢带进入充满90℃的盐酸液体的酸洗槽中，并浸入酸液中5秒钟。酸洗条件与通常的条件基本相同。由于送入酸洗槽中的氧化皮量大大减少，因此，酸洗钢带表面性质比通常酸洗的结果优良。
在钢带经过冷轧，然后酸洗之后，再对钢带进行热处理，热处理是在这样的条件下进行的将钢带加热至750℃，然后保持在所述温度下68秒。热处理的钢带的金相结构不变粗，而是具有均匀的和适当的晶粒尺寸。钢带机械试验的结果对冷轧钢板也是足够的。
例如，钢带的延展性与用通常方法产生的冷轧钢板在同一水平上。实际上，A型和B型钢的延展性随着轧制压下量变化而变化，如图13和14分别所示那样。在固定的退火温度下，轧制压下量对延展性的影响如下在A型钢的情况下，轧制压下量在10％以下增加，而在B型钢的情况下，在20％以下增加，所得出的钢带的延展性降低。另一方面，随着轧制压下量在A型钢情况下，在10％以上，而在B型钢情况下，在20％以上增加时，钢带的延展性增加。然而，在轧制压下量小于30％下，冷轧钢带的金相结构经常造成晶粒生长。因此，为了只通过重载冷轧生产具有所要求性质的冷轧钢带，最好在酸洗前，轧制压下量为40％或更大的条件下冷轧该钢带。在轧制压下量为40％或更大的范围内，钢带的延展性随着轧制压下量的增加而增加，并且金相结构稳定，没有晶粒生长。
根据上述的本发明，在热轧钢带表面上形成的轧制氧化皮层的主要部分可通过酸洗前的重载冷轧初步去除。重载冷轧可以明显地减小需要用酸洗清除的轧制氧化皮量，因此酸洗时间可以缩短。结果，酸洗工序的负荷和从酸洗槽排出的废酸的回收利用过程也可以减小。
由于按照与轧制氧化皮的厚度的关系决定的轧制压下量来冷轧钢带，可以促使产生裂纹和夹层剥离，因此轧制氧化此对热轧钢带表面的粘附力被削弱。当后来刷擦这种状态的钢带时，很容易清除热轧钢带表面上的氧化皮。当使用水或水溶性轧制油进行重载冷轧时，由于冷轧过程中轧制力的作用，能有效地使氧化皮层产生裂纹和剥离，因而能促进去除氧化皮。
除了除去轧制氧化皮之外，酸洗前的重载冷轧对改善钢带性质也是有效的。因此，通过对酸洗的钢带退火，或轻微冷轧，然后再对酸洗的钢带退火，可将在大的轧制压下量下冷轧的钢带作为任何种类的冷轧钢带使用。
权利要求
1.一种去除热轧钢带表面氧化皮的装置，它包括在轧制压下量为30％或更大下，冷轧其表面上粘附有轧制氧化皮的热轧钢带的冷轧机；设置在所述冷轧机下游的刷擦滚子，其用于清除受冷轧作用而剥离和粘附力削弱的氧化皮碎片；设置在所述刷擦滚子下游的喷嘴；设置在所述喷嘴下游的拉紧滚子，其用于对所述钢带施加拉力；设置在所述拉紧滚子下滚的酸洗槽。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，在刷擦滚子和拉紧滚子之间，至少设置一个喷嘴，该喷嘴用于向钢带表面喷射高压水。
全文摘要
本发明涉及一种去除热轧钢带表面氧化皮的装置,它包括:在轧制压下量为30%或更大下,冷轧其表面上粘附有轧制氧化皮的热轧钢带的冷轧机;设置在所述冷轧机下游的刷擦滚子,其用于清除受冷轧作用而剥离和粘附力削弱的氧化皮碎片;设置在所述刷擦滚子下游的喷嘴;设置在所述喷嘴下游的拉紧滚子,其用于对所述钢带施加拉力;设置在所述拉紧滚子下游的酸洗槽。该装置可有效地去除热轧钢带表面氧化皮,并使下一步酸洗工序的负荷明显减少。
文档编号B21B1/30GK1354052SQ01124090
公开日2002年6月19日 申请日期1996年10月7日 优先权日1995年10月11日
发明者冈野哲彦, 三喜俊典, 大塚正树, 早川淳也 申请人:日新制钢株式会社