CN1019554B - 金属制品的滚轧成型设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用热轧带钢成型和涂覆滚轧成型制品的连续生产线设备，包括滚轧成型机，化学处理区，施加涂层区、干燥区、切断装置、收集装置等，各以相同线速度运行。在滚轧成型时，先将带钢变形，使粘附于其上的轧制铁鳞破裂和/或松开；再在滚轧成型机的成型区成形出预定型状，成型时要加入润滑剂，最后在精整区精整尺寸，精整时要加入净化剂，以清除轧制铁鳞粒子和残存的润滑剂，还对精整辊起润滑剂作用。

Description

本发明涉及用热轧带钢来完成金属制品的滚轧成形设备。

用滚轧成形来制造钢制品时，其原料可以是热轧带钢，也可以是冷轧带钢。从炼钢厂供应的热轧带钢上常复盖有一层强韧的称之为“轧制铁鳞”氧化物的氧化铁（主要是Fe₃O₄）表皮，而炼钢厂供应的冷轧带钢的表面通常是光滑而无瑕疵的（“光亮”钢）。

为了以后能在滚轧成形的制品上施加装饰性或保护性的表面层，例如涂漆或电镀，通常把热轧带钢浸入酸洗池中，以便把轧制铁鳞除去。可以在滚轧成形加工之前酸洗成卷的带钢，也可以在表面加工处理之前酸洗滚轧成形的制品。

然而，酸洗加工需要消耗大量的时间、能量和酸洗化学剂，费用大，同时在处置化学废料时造成环境污染的问题，因此是很不得人心的。酸洗加工还碰到许多难题，在被处理过的表面上会产生如蚀斑的表面缺陷，并且带钢的去钝化作用还会导致在滚轧之前的带钢卷和滚轧成形制品的表面腐蚀。虽然可以使用矿物油或合成油来处理带钢卷或滚轧成形制品，使之形成保护油膜，以此来减轻表面腐蚀作用，可是在清除和清理保护油层时，又会增加成本和产生环境污染的问题。

为了减轻热轧带钢滚轧成形存在的难题，人们曾经建议，通过冷轧加工把热轧带钢加工成光亮清洁的带钢。

在冷轧带钢的过程中，要先酸洗带卷以清除附着在其上的大部分轧制铁鳞，然后使之通过四至五道轧辊，生产出尺寸精度高的带钢。在冷 轧加工过程中，所使用的矿物油或合成油之类的润滑剂，在其后的高温退火加工之前或其间必须从钢带表面上除去，以防止表面渗碳作用。

可以用各种方法清除润滑剂。涂有润滑剂的带卷可以在严密控制的蒸气、氮气或氢气气氛中进行退火，从钢带表面上去除沉积碳。否则，轧制用润滑剂中所包含的低沸点组分，在退火过程中会挥发出来。

另外有一种清除润滑剂的方法，在带钢即将进入最后一道轧辊座时，或者刚从其出口出来时，把净化合成剂喷到带钢表面上。通常，净化剂能满意地把润滑剂和附着的金属粒子从钢带表面除去，但是，大家也知道，在冷轧加工时使用净化剂会引起显著降低润滑性的问题，这样，又会在钢带表面上产生大量的金属性粒子。

使用净化剂以清除润滑油而引起的问题，在澳大利亚专利552870中有所叙述。在该专利中谈到：“使用水或净化剂的净化方法所遇到的困难可以这样来解决，即把浓度为0.5-2%的轧制用润滑剂乳化液，以高压射到最后一个轧辊架的入口或出口处的钢带表面上，同时，把同样浓度的轧制用润滑乳化剂以低压喷射到各轧辊上作为润滑剂用。”

该专利还指出，在先有技术的高压净化方法中，需要有一个油分离器，回收油和净化剂，以作后用。

然而，本发明却涉及到用热轧带钢来滚轧成形出制品来，加工出的滚轧制品有光洁的表面，适合于其后的表面加工。

虽然滚轧成形的原料采用热轧带钢时可以经济一些，但是使用先有技术的加工方法就会失去其大部分的经济性。热轧带钢加工出来的滚轧成形制品，由于轧制鳞片和一定量的残余轧制润滑剂的存在，表面很粗糙。这些滚轧成形制品经过储存和运输之后，其表面常常出现很严重的锈蚀。

因此，要花费大量的时间、精力和费用，在制品表面上制备出一层如涂层之类的保护性或装饰性表面。然后，滚轧成形制品才可以应用于 结构件或其它方面的用途，例如家具制造等。必须用酸洗、擦刷、喷砂等方法去除残余轧制铁鳞，用溶剂或强碱分解加工方法去除残余润滑剂。

由于用热轧带钢滚轧成形的制品，其后的表面加工成本很高，大多数滚轧成型加工厂还是更喜欢使用冷轧带钢，尽管其原始原料的成本要高些。通常，供应给滚轧机的冷轧带钢都有矿物油之类的保护涂层，以避免在滚轧成形加工之前的运输和储存期间产生表面锈蚀。

同样地，供应给金属加工厂的滚轧成形制品，其表面也涂有矿物油涂层，以防止表面锈蚀。因此，金属加工厂必须用昂贵的溶剂或强碱分解加工把油膜除去，然后用手工涂刷、喷漆等方法给滚轧成形制品涂上一层保护底漆。

虽然有人曾经提议，在滚轧成形过程中使滚轧成形制品涂上一层金属底漆之类的表面涂层，这种滚轧和涂漆加工“成线”的先有技术一直是非常不令人满意的。

在使用热轧带钢的先有技术工艺过程中，曾经有人建议，在滚轧之后，增加喷砂和强碱处理工位，然后在“线外”对切断的制品段涂漆。这种加工方法效率极低，为了进行喷砂和强碱处理过程，势必影响滚轧生产线的速度要大大降低。另外，该方法需消耗大量能源和材料，在处置化学废料方面又产生环境污染的问题。另外一个存在的问题是需要增加储存和搬运空间，以便在生产线外对制品段进行涂漆，增加了劳动费用，并且涂漆场所造成了由于溶剂挥发所引起的环境污染的问题。

本发明的目的在于提供一种设备，在滚轧成形过程中允许采用热轧带钢来作为原料，并且可使滚轧成形制品“在生产线上”以滚轧机最大的有效生产线速度进行表面涂覆加工，涂覆加工完成后滚轧成形制品，在滚轧成形和涂覆生产线的移送端被移走，而不需要任何的附加空间和附加劳力，并且在其后的加工中不需要由金属加工厂进行任何预处理。

在下文中所使用的热轧带钢这一词汇，涉及到未经酸洗的热轧带钢，是由热轧机生产出来的，其表面部分粘附有轧制铁鳞。

根据本发明的一个方面，提供了一种用热轧带钢原料进行冷滚轧成形和对滚轧成形制品进行涂覆的连续生产线设备，上述设备包括：

一台用以加工成形基本上连续的滚轧型材的冷滚轧成形机，该机具有一个变形和/或成形区及一个精整区，上述变形和/或成形区包括将矿物油润滑剂乳化液重复循环的装置和将上述变形和/或成形区中由上述带钢表面上除下的轧制铁鳞从矿物油润滑剂乳化液中分离出去的分离器;

切断装置，用以把上述滚轧型材切割成预定长度段;

其特征在于所述设备还设置有：

将净化剂组分在上述精整区中进行重复循环的装置，从而述净化剂组分对上述精整区中的精整辊起润滑剂的作用，并且当冷滚轧型材通过精整区时，净化剂组分同时起清除粘附在冷滚轧型材上的任何残余轧制铁鳞和矿物油润滑剂乳化液的作用;

一个化学处理区，用来对一个从上述滚轧成形机轧出的滚轧型材进行表面化学处理，以做好表面涂覆的准备;

一个施加涂层区，用于把表面涂层施加到上述从化学处理区引出的滚轧型材上;

一个干燥区，用以将上述从施加涂层区出来的未切割成预定长度的滚轧型材的上述表面涂层进行干燥。

另外，精整区在有净化剂时，在上述精整区内的轧辊与滚轧成形制品表面之间的摩擦啮合作用的影响下，可以把残余轧制铁鳞从滚轧成形制品的表面上清除掉。

化学处理区可包括施加磷酸盐腐蚀剂到滚轧成形制品表面上的喷头，而施加涂层区包括施加漆层到滚轧成形制品表面上的多个喷头。

为了更充分理解本发明的各个方面，现在请参阅附图。其中

图1表示一个根据本发明的一个方面的滚轧成形机和化学处理站。

图2示意表示一个根据本发明的另一个方面的连续管子成形设备，能够在生产线上涂覆滚轧成形管子。

图3表示图2中的施加涂层区和干燥区，再加上切断装置。

在图1中，热轧带钢1从带卷2经过钢带连接站3被送进到一个环形卷带装置4。该环形装置4包括输送导辊5。当新的带卷2的起端与前一带卷的尾端在连接站进行闪光对焊时，输送导辊5使滚轧机得以连续运行。

带钢1离开环形装置4后，通过供应卷筒6、张力控制监测器7，然后才进入滚轧机8。

滚轧机8包括一个变形和/或成形区9以及一个精整区10。当带钢1进入变形和/或成形区9以后，平钢带被一系列轧辊逐渐弯曲，一直到它形成所需的形状，诸如具有环形截面的管子等。在开始变形和成形加工的过程中，带钢上的轧制鳞层就断裂并松开。在变形和成形区，大部分的轧制铁鳞通过钢带变形、以及钢带与变形和/或成形辊之间的摩擦的联合作用而被除去，变形和/或成形辊被连续地喷以乳化矿物油冷却/润滑剂，以润滑轧辊，并且清除至少一些轧制铁鳞。

具有自由对接边缘的环形截面管子离开变形和/或成形区9之后，通过焊接区11，在这里，钢带的自由边缘被焊接在一起形成了一个封闭管子。

之后，该环形件通过精整区10，在这里，一系列精整辊精确地把环形件滚压成预定直径。在精整区10，使用净化剂溶液代替常用的润滑油乳化液。已经发现，净化剂溶液对精整辊有很充分的润滑和冷却作用，同时，净化剂溶液可去除残留的润滑油和轧制铁鳞。

环形件离开精整区10之后，它就进入化学处理区。管子表面用腐蚀 钝化溶液（例如磷酸盐合成剂）进行处理，有助于其后的涂层粘接。在这个时候，管子的表面是光洁的，没有诸如残余的轧制铁鳞、锈蚀和其它表面锈斑之类的表面瑕疵。

管子12再通过涂漆站13，用喷枪等工具喷上如氧化锌底漆一类的涂料组分。涂料可以包括任何适当的快干载体，如醇酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂等等。可以用任何适当的喷漆方法（如真空喷漆、静电喷漆等）来喷射涂料。集烟罩14把任何从涂覆区和干燥区所回收的溶剂引导到洗涤器或溶剂回收系统（图中未示）中。管子12离开涂漆站13后就进入干燥站15，在那里，用红外辐射器把管子12的涂层表面烘干到至少手摸干燥程度。

然后，上好漆的管子通过切断站16，用移动锯（flying    saw）之类切割成预定长度段。

上好漆的管子段17，再由滚轴运输机或其它类似装置运输到后面的工位，进行最终产品检查和包装。

管子成形、涂漆和切断生产线的各个组成部分都联接到一个主控制台上，在不同位置上装有传感器，以监测焊接牢固性、生产线速度、管子尺寸等各种性能。这些功能元件在现代高速滚轧成形机里都是常用的。因此，这里就不再详述。

已经发现，生产线速度超过150米/秒时，仍可以获得优质涂漆产品。其漆层在用常规试验方法测试时，显示出极优的粘接性和低的孔隙度。管子其后不用在生产线外另外涂漆和加工，就可以应用。

图2更为详细地表示了变形和/或成形区9，精整区10以及化学处理区11。

平钢带1进入变形/成形区9，被一系列轧辊所啮合。如图所示，顶和底成形辊20，可绕其支撑轴22转动的侧辊21和连续的辊子列23-28都起成形辊的作用，加工成形出具有对接边的管状截面。在辊子列20中， 顶辊是凸形的，底辊是凹形的，如图所示。而辊子列21-28中，各辊子都是凹形的。辊25含有凸缘，伸入管30中，修齐开缝中的两边缘。接着，管30通过安装在有关轴22上的成形辊26，再由导向辊27使管缝啮合，然后管子30由第一和第二列夹送辊28夹紧，使管子开缝在通过焊接区29时夹紧在一起，该焊接区是介于两列夹送辊28之间的。焊接是由一个高频线圈31连同一个自耗铁氧体棒来实现的。

从喷射槽32重复循环出来的轧制冷却/润滑剂加到成形辊20-28和管30上。割刀33和支承辊34一起，有助于将挤出的焊缝除去，然后管子通过水浴35进行冷却和消除焊接区应力。接着管30通过焊接牢固性测试仪器36。在带钢变形和成形期间，由于变形以及轧辊与钢带1表面之间的摩擦的联合作用，可以把大部分轧制铁鳞除去。重复循环的冷却/润滑剂冲刷轧制铁鳞，使之进入分离器32a，把轧制铁鳞粒子37从重复循环的冷却/润滑剂38中分离出去。

接着，管30通过精整区10中的一系列精整辊39，使管子有精确的形状和尺寸，还有便于清除任何残余的轧制铁鳞或铁锈。在精整区10，不使用常用油润滑剂乳化液，而是采用净化剂溶液来冷却和润滑精整辊39及管30。重复循环的净化剂溶液收集在喷射槽40内，通过分离器41，把轧制铁鳞从重复循环的净化剂组分43中除去。

接着，管30通过化学处理站11，在这里，用喷射杆44把磷酸盐腐蚀剂喷到管30的表面上。腐蚀剂是用泵45，从罐47中通过管道46抽上去的。腐蚀剂再从喷射箱48经过过滤器50和返回管道49返回，从而形成了连续循环的回路。剩余的腐蚀剂用橡皮擦拭器51除去。在施加腐蚀剂之后，管30再由空气擦拭器52进行干燥。

下面参看图3。管30接着通过涂漆站13，其中，喷射枪53的方向与管30约成45°角。喷溅出来的漆雾由水帘54收集，被分离出来之后通过管道85和86返回喷枪53。管30通过喷箱55后壁57上的孔口56。当管子从 喷箱55排出时，将管子表面和喷箱55中的溶剂和其它挥发物除去。挥发物可以经过管道58流入洗涤器或溶剂回收装置（未图示）中去。

接着，管30通过干燥区15，在那里，红外加热器59朝向涂漆的管子表面。图中还表示有吹风机60，它把热空气引向涂漆表面，促进烘干过程。挥发气体从箱壳61经过管62排向管58。

在干燥箱61的出口端安放有一个支承辊63，该支承辊可由聚四氟乙烯制成，也可以是在其表面上涂以聚四氟乙烯层或其它类似的耐热低摩擦系数材料。这里，管30一直从精整区10运行到支承辊，其间没有任何支承或接触点，这样，使涂漆表面的表层有最大的机会充分变硬，受机械接触时不致损坏涂漆表面的牢固性。

当管子进入涂漆站13时，从焊接区29带来的大量余热，帮助漆料整个均匀干燥，而不是只形成一个表面层，否则，它要延缓干燥过程。

最后，涂漆管31通过冷却区65。当管30通过箱66时，冷却水和/或冷却气体（或冷却空气）作用到管30上。然后，管30通过移动锯67，后者被加速到和管30一样的速度，按预定长度切割管30。如图所示，锯67通过滚轮68支撑在导轨69上。最后，涂漆管30a的切割段由输送滚轴70远离切断区16。输送滚轴处的生产线速度稍高于生产线其余部分的速度。

其后再把管段收集到收集区（图中未示），进行最后检查。必要时，在包装以前修齐管子端部，以便运输和储存。

到涂漆管从冷却站65排出的时候，漆层表面已经非常牢固，在其后的搬运过程中不致磨损或穿透到钢料表面。

因此，可以看到，采用热轧带钢，连同在滚轧机的精整区使用净化冷却/润滑剂，以及其后的磷酸盐处理一起，可以提供一种滚轧钢制品，其表面适合于其后的表面加工，既不需要在生成线外预处理，也不需要后处理。本发明的这一方面为热轧带钢生产的滚轧成形产品提供了 无瑕疵光洁的表面，这样就使本发明的第二方面得以应用于连续滚轧成形钢制品的高速涂漆生产线上。

熟悉技术的专业人员很容易理解到，虽然本发明的最佳实施方案是参照滚轧钢管的生产来进行描述的，本发明的各方面也适用于其它的滚轧钢制品。其它的滚轧钢制品可包含有矩形截面管，“C”形和“U”形槽钢以及其它复杂的截面形状。

所需要改进的上述加工方法，是对热轧带钢进行充分的变形（在纵向和/或横向方向）使粘附的轧制铁鳞开始断裂和松开，其后，通过变形和/或成形辊以及精整轧辊进行研磨，可以先使热轧带钢通过一系列变形轧辊，再进入常用的或适当改进的滚轧成形机来实现上述方法。

在任何的前述实施方案中，采用多种涂漆装置，几乎可以实现瞬时改变涂料颜色或种类。可以设想，涂漆站还可适宜于用各种金属喷镀方法来涂覆滚轧成形制品，包括用真空金属喷镀或者等离子涂覆技术。

熟悉技术的专业人员易于理解，本发明的各个方面可能进行许多变化和改进，不致离开本发明的精神和范围。

Claims (5)

1、一种用热轧带钢原料进行冷滚轧成形和对滚轧成形制品进行涂覆的连续生产线设备，上述设备包括：

一台用以加工成形基本上连续的滚轧型材的冷滚轧成形机，该机具有一个变形和/或成形区及一个精整区，上述变形和/或成形区包括将矿物油润滑剂乳化液重复循环的装置和将上述变形和/或成形区中由上述带钢表面上除下的轧制铁鳞从矿物油润滑剂乳化液中分离出去的分离器；

切断装置，用以把上述滚轧型材切割成预定长度段；

其特征在于所述设备还设置有：

将净化剂组分在上述精整区中进行重复循环的装置，从而述净化剂组分对上述精整区中的精整辊起润滑剂的作用，并且当冷滚轧型材通过精整区时，净化剂组分同时起清除粘附在冷滚轧型材上的任何残余轧制铁鳞和矿物油润滑剂乳化液的作用；

一个化学处理区，用来对一个从上述滚轧成形机轧出的滚轧型材进行表面化学处理，以做好表面涂覆的准备；

一个施加涂层区，用于把表面涂层施加到上述从化学处理区引出的滚轧型材上；

一个干燥区，用以将上述从施加涂层区出来的未切割成预定长度的滚轧型材的上述表面涂层进行干燥。

2、根据权利要求1所述的设备，其特征在于，上述精整区在有净化剂的情况下，根据上述精整区内的轧辊与滚轧成形制品表面之间的摩擦啮合作用把残余轧制铁磷从滚轧成型制品的表面上清除掉。

3、根据权利要求1所述的设备，其特征在于上述化学处理区包括将磷酸盐腐蚀剂施加到滚轧成形制品表面上的喷头。

4、根据权利要求1所述的设备，其特征在于上述施加涂层区包括将漆层施加到滚轧成形制品表面上的多个喷头。

5、根据权利要求1所述的设备，其特征在于上述干燥区包括红外加热器。

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