CN102581045B - 一种金属板带的表面破鳞方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种金属板带的表面破鳞方法及装置，包括依次设置的前夹送辊、前三辊张紧单元、后三辊张紧单元、后夹送辊；其特征在于，前三辊张紧单元、后三辊张紧单元之间还设置至少两组破鳞单元，两破鳞单元反向布置；每个破鳞单元包括三个小直径破鳞辊，其直径范围100mm～500mm，三个小直径破鳞辊呈三角布置，其中，位于中间的中间破鳞辊与两侧的两个破鳞辊可相对移动。本发明通过一系列上下错位布置的破鳞辊组，通过对金属板带的反复大角度弯曲，保证金属板带在前后小张力水平下能顺利通过该弯曲辊组，由此实现金属板带表面附着鳞皮的均匀破裂，如此即显著提高表面鳞皮的均匀破裂，直接降低后续清除鳞皮的功能要求。

Description

一种金属板带的表面破鳞方法及装置

技术领域

本发明属于金属板带的表面除鳞技术领域，特别涉及一种金属板带表面的破鳞方法及装置，主要用于对冷态金属板带表面附着的一层致密氧化物进行力学的拉伸、弯曲作用，造成金属板带的表面氧化物均匀破裂，并发生局部脱落，从而为后续清除表面氧化物的工艺提供有力保证，有效降低对表面氧化物进行清除工艺段的能力要求与占用场地。

背景技术

金属材料在热态轧制或热处理过程中会在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。

为了消除氧化物对金属制品质量的影响，国内外普遍湿法除鳞技术，即采用液态的化学除鳞方式，通常采用硫酸、盐酸及氢氟酸的溶液，依托化学反应来溶解金属表面的氧化物——鳞皮，然而这种传统的湿法除鳞会产生大量的酸雾，直接对周边环境产生污染，同时对生产厂房等设施的防腐要求很高；另外，酸洗后排放的费酸液处理成本较高，回收再利用过程中的也会污染周边环境；同时，采用酸洗除鳞容易造成除鳞不均匀，且金属损失大。为了解决酸洗引起的环境污染问题，科研工作者进行了大量的研究，研制了多种技术和装置，以替代酸洗去除金属表面的鳞皮，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、液体喷丸除鳞(又称高压水喷砂除鳞)、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。

综合以上除鳞工艺特征，为实现高效清除冷态钢板表面鳞皮，其破鳞工序至关重要，即对冷态钢板表面的鳞皮组织进行破裂处理，利用特殊的力学分布来实现对鳞皮的高速、高效的破裂工艺，造成表面鳞皮与基板之间的粘附面显著降低，同时出现显著的鳞皮裂纹，为后续的鳞皮清除打好基础。

这种破鳞方法，早期主要采用矫直破鳞，如非连续化机组中，通常采用九辊矫直机，如图1所示，利用上下辊200、300之间的相对错位、压下，通过对通过于其中的金属板带100进行往复矫直的同时，利用力学的反复弯曲、拉伸，实现表面鳞皮相对肌体产生一定相对滑移，从而达到表面鳞皮破裂的目的。该方式虽然简单、可靠，但是其破鳞的效率较低，尤其是对表面鳞皮较为致密、韧性较高的产品，其破鳞效果尤其微弱。

为此，在连续化产线上，人们设计了一种利用大张力进行矫直的工艺，称为拉伸矫直机，通过前后的S形张紧单元400提供巨大的单位张力，参见图2，此时金属板带100处于高拉伸应力状态下陆续通过一系列的小辊径的矫直辊组500，通过小辊径之间的错位排列，实现金属板带的上下表面与基体之间产生显著、均匀的错位，从而实现鳞皮的均匀破裂。该机组成功运用在除鳞工艺段的前置段，如酸洗除鳞的前面等。通过该机组的破鳞方法，能显著的提升酸洗的除鳞效率，降低酸耗。然而这种工艺需要巨大的张力作为前提，这种大张力仅适用于全连续无头生产的产线上。

日本专利JP56139214A采用弯曲、摩擦进行破鳞；同时，日本专利JP57007315A公开了一种扭弯-拉伸的破鳞方式，即采用一系列转动轴不平行的空间辊系，利用前后机组的张力作用实现对鳞皮的均匀破裂，为后续除鳞工序打下基础，然而这种破鳞方式所需的装置空间大，仍然需要前后机组提供巨大的张力，这种方式还容易造成新型的板形缺陷；

另外，日本专利JP59118222A采用一种大正凸度辊，让带钢在一定张力下通过其表面，实现带钢表面产生均匀的平面正应力，造成鳞皮均匀拉伸破裂，然而该技术在后期使用中并没有得到广泛应用。

发明内容

本发明的目的是设计一种金属板带的表面破鳞方法及装置，能实现在小张力下能对冷态金属板带进行均匀、高效的破鳞，以此高效的破鳞方法来保证后续清除鳞皮的工艺高效快捷。

本发明通过一系列上下错位布置的破鳞辊组，通过对金属板带的反复大角度弯曲，保证金属板带在前后小张力水平下能顺利通过该弯曲辊组，由此实现金属板带表面附着鳞皮的均匀破裂，如此即显著提高表面鳞皮的均匀破裂，直接降低后续清除鳞皮的功能要求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

本发明采用一种相对小辊径的错位破鳞辊，在前后机组产生的相对较小张力水平下实现金属板带的鳞皮拉裂，达到表面鳞皮均匀破裂的目的，形成鳞皮均匀破裂的效果，为后续的鳞皮清除工序提供了良好保障。

具体地，本发明的一种金属板带的表面破鳞装置，包括依次设置的前夹送辊、前三辊张紧单元、后三辊张紧单元、后夹送辊；其特征在于，前三辊张紧单元、后三辊张紧单元之间还设置至少两组破鳞单元，两破鳞单元反向布置；每个破鳞单元包括三个小直径破鳞辊，其直径范围100mm～500mm，三个小直径破鳞辊呈三角布置，其中，位于中间的中间破鳞辊与两侧的两个破鳞辊可相对移动。

进一步，所述的破鳞单元的三个小直径破鳞辊，位于中间的中间破鳞辊与两侧的两个破鳞辊相对移动的移动幅度范围为：打开状态下，中间破鳞辊靠近两侧破鳞辊最近的辊面与两侧破鳞辊靠近中间破鳞辊的辊面之间留有一定的垂直间隙，其间隙量保持在10mm～100mm；在破鳞状态下，中间破鳞辊向金属板带方向移动、压靠，在压靠最极端状态下，中间破鳞辊中心轴与两侧破鳞辊的中心轴完全水平一致；破鳞单元中两侧的两个破鳞辊的辊面在任何状态下都始终保持辊面一致。

又，所述前、后三辊张紧单元中，分别包括中间压下辊、两侧辊；中间辊与两侧辊之间可相对滑移，通过滑移来实现各个张紧辊与金属板带之间的包角，从而实现张力的建立。

本发明的金属板带的表面破鳞方法，金属板带窜带连续通过前夹送辊、前三辊张紧单元、至少两组破鳞单元即前弯曲破鳞单元和后弯曲破鳞单元、后三辊张紧单元、后夹送辊；当金属板带完全通过各个单元之后，在前后夹送辊单元夹紧的作用下，分别对前三辊张紧单元中的中间压下辊进行辊面压下，同时对后三辊张紧单元的中间压下辊进行压下，此时处于前、后三辊张紧单元之间的金属板带立刻产生一定的张力，在这个张力作用下，金属板带的足够平直，前弯曲破鳞单元的中间破鳞辊、后弯曲破鳞单元的中间破鳞辊均处于打开状态；当金属板带处于张力作用下的平直状态下之后，立刻对前弯曲破鳞单元中的中间破鳞辊进行压下，即实现金属板带在中间破鳞辊的辊面能形成一定的包角；与此同时，对后弯曲破鳞单元中的中间破鳞辊进行压靠，同样是为实现金属板带在后弯曲破鳞单元中的中间破鳞辊的上辊面形成一定的包角，前、后弯曲破鳞单元中的两个中间破鳞辊形成的包角角度值保持一致；如此，当金属板带在各个辊组已经到位的状态下进行连续传送时，所有通过前三辊张紧单元与后三辊张紧单元之间的金属板带均在带有一定张力状态下陆续通过前弯曲破鳞单元和后弯曲破鳞单元，通过这种小辊径、大包角的连续弯曲，实现金属板带的上下表面鳞皮破裂，达到表面破鳞效果。

进一步，所述的破鳞单元的三个小直径破鳞辊，位于中间的中间破鳞辊与两侧的两个破鳞辊相对移动的移动幅度范围为：打开状态下，中间破鳞辊靠近两侧破鳞辊最近的辊面与两侧破鳞辊靠近中间破鳞辊的辊面之间留有一定的垂直间隙，其间隙量保持在10mm～100mm；在破鳞状态下，中间破鳞辊向金属板带方向移动、压靠，在压靠最极端状态下，中间破鳞辊中心轴与两侧破鳞辊的中心轴完全水平一致；破鳞单元中两侧的两个破鳞辊的辊面在任何状态下都始终保持辊面一致。

又，本发明所述的破鳞单元设有两个以上，相互反向设置。

当金属板带完全通过各个单元之后，在夹送辊夹紧的作用下，分别对前三辊张紧单元中的压下辊进行辊面压下，同时对后三辊张紧单元的压下辊进行压下，此时处于前、后三辊张紧单元之间的金属板带立刻产生一定的总张力，在这个张力作用下，金属板带的足够平直(此时两个弯曲辊组的压靠辊均处于打开状态)。

当金属板带处于张力作用下的平直状态下之后，立刻对前弯曲破鳞单元中的中间破鳞辊进行压下，即实现金属板带在中间破鳞辊的辊面能形成一定的包角；与此同时，对后弯曲破鳞单元中的中间破鳞辊进行压靠，同样是为实现金属板带在中间破鳞辊的上辊面形成一定的包角，破鳞辊与破鳞辊形成的包角角度值保持一致。如此，当金属板带在各个辊组已经到位的状态下进行连续传送时，所有通过前三辊张紧单与后三辊张紧单元之间的金属板带均在带有一定张力状态下陆续通过前弯曲破鳞单元、后弯曲破鳞单元，通过这种小辊径、大包角的连续弯曲，实现金属板带的上下表面鳞皮破裂，达到表面破鳞效果。

本发明的有益效果

本发明充分利用板带材在一定延伸率下通过弯曲辊组时的表面延伸状态，利用小直径的弯曲辊组单元实现金属板带表面附着氧化层的均匀破裂，显著提高了表面附着层的破裂效果。

本发明破鳞方式适用于冷态热轧金属板带表面鳞皮的破裂处理，附带有部分板形矫正功能；可特别说明为该方式尤其适用于单卷非连续换的金属板带的表面处理；在连续与非连续表面除鳞产线上，可作为除鳞的前置预处理工艺。

本发明张力辊组利用张紧力作用对穿插于弯曲辊组、弯曲辊组之间的金属板带后，其所产生的延伸率通常在0％～15％之间。

附图说明

图1为现有九辊矫直破鳞示意图。

图2为拉伸矫直破鳞的示意图。

图3为本发明新型破鳞装置及方法实施例的示意图。

图4为本发明实施例三辊破鳞单元打开状态(用于穿带)的示意图。

图5为本发明实施例三辊破鳞单元极限压下状态(用于破鳞)的示意图。

图6为本发明实施例中建立张力状态的示意图。

图7为本发明实施例中弯曲破鳞状态的示意图。

图8为本发明实施例中热轧金属表面鳞皮破裂处理的示意图。

具体实施方式

参见图3～图8，本发明的金属板带的表面破鳞装置，包括依次设置的前夹送辊1、前三辊张紧单元2、后三辊张紧单元5、后夹送辊6；其特征在于，前三辊张紧单元2、后三辊张紧单元5之间还设置两组破鳞单元3、4(在实施例中也称前弯曲破鳞单元3和后弯曲破鳞单元4)，两破鳞单元3、4反向布置；每个破鳞单元包括三个小直径破鳞辊，其直径范围100mm～500mm，三个小直径破鳞辊呈三角布置，其中，位于中间的中间破鳞辊31、41与两侧的两个破鳞辊32、33、42、43可相对移动。

在本实施例中，所述的破鳞单元3(以破鳞单元3为例，下同)的三个小直径破鳞辊，位于中间的中间破鳞辊31与两侧的两个破鳞辊32、33相对移动的移动幅度范围为：打开状态下，中间破鳞辊31靠近两侧破鳞辊32、33最近的辊面与两侧破鳞辊32、33靠近中间破鳞辊的辊面之间留有一定的垂直间隙，其间隙量保持在L1(或L2)＝10mm～100mm；在破鳞状态下，中间破鳞辊31向金属板带7方向移动、压靠，在压靠最极端状态下，中间破鳞辊31中心轴与两侧破鳞辊32、33的中心轴完全水平一致；破鳞单元中两侧的两个破鳞辊32、33的辊面在任何状态下都始终保持辊面一致。

所述前、后三辊张紧单元2、5中，分别包括中间压下辊21、51、两侧辊22、23、52、53；中间压下辊21、51与两侧辊22、23、52、53之间可相对滑移，通过滑移来实现各个辊与金属板带7之间的包角，从而实现张力的建立。

本发明的金属板带的表面破鳞方法，金属板带7穿带连续通过前夹送辊1、前三辊张紧单元2、两组破鳞单元3、4即前弯曲破鳞单元3和后弯曲破鳞单元4、后三辊张紧单元5、后夹送辊6；当金属板带完全通过各个单元之后，在前、后夹送辊1、6夹紧的作用下，分别对前三辊张紧单元2中的中间压下辊21进行辊面压下，同时对后三辊张紧单元5的中间压下辊51进行压下，此时处于前、后三辊张紧单元2、5之间的金属板带7立刻产生一定的张力，在这个张力作用下，金属板带7的足够平直，前弯曲破鳞单元、后弯曲破鳞单元3、4的中间破鳞辊31、41均处于打开状态；当金属板带7处于张力作用下的平直状态下之后，立刻对前弯曲破鳞单元3中的中间破鳞辊31进行压下，即实现金属板带7在中间破鳞辊31的辊面能形成一定的包角；与此同时，对后弯曲破鳞单元4中的中间破鳞辊41进行压靠，同样是为实现金属板带7在后弯曲破鳞单元中中间破鳞辊41的上辊面形成一定的包角，前、后弯曲破鳞单元3、4中的两个中间破鳞辊31、41形成的包角角度值保持一致；如此，当金属板带在各个辊组已经到位的状态下进行连续传送时，所有通过前三辊张紧单元2与后三辊张紧单元5之间的金属板带7均在带有一定张力状态下陆续通过前弯曲破鳞单元3和后弯曲破鳞单元4，通过这种小辊径、大包角的连续弯曲，实现金属板带的上下表面鳞皮破裂，达到表面破鳞效果。

在本实施例中，本发明所述的破鳞单元设有两个，还可以根据破鳞效果的需要设置三个以上，相互反向设置。

本发明实施例以冷态热轧钢板单卷非连续化表面鳞皮破裂处理为例，两端张紧单元采用三辊张紧方式，该张紧方式有利于带钢快速串带，并利用压下功能实现张力的建立，从而保证处于破鳞单元中的带钢具有要求的张力水平。利用两个反向布置的三辊破鳞单元进行带钢鳞皮破裂处理，该三辊破鳞单元依托小辊径、大包角，同时始终保证带钢的持续稳定的张力水平下，以此来实现带钢的鳞皮破裂。

具体过程如下：

带钢窜带：将厚度为3mm厚的金属板带7--冷态热轧带钢以单卷形式非连续化的进行表面破鳞。窜带之前，首先，打开前三辊张紧单元2、前弯曲破鳞单元3、后弯曲破鳞单元4及后三辊张紧单元5的辊缝，确保金属板带7-带钢能在导板、辊道的作用下顺利完成窜带；

建立张力：当金属板带7-带钢完全通过各个单元之后，在前、后夹送辊1、6夹紧的作用下，分别对前三辊张紧单元2中的中间压下辊21进行辊面压下，同时对后三辊张紧单元5的中间压下辊51进行压下，此时处于前、后三辊张紧单元2、5之间的带钢立刻产生总张力为1.5ton的总张力，在这个张力作用下，带钢表面近似平直(此时两个破鳞单元3、4的中间破鳞辊31、41均处于打开状态)。

弯曲破鳞：当金属板带7-带钢处于张力作用下的平直状态下之后，立刻对前弯曲破鳞单元3中的中间破鳞辊31进行压下，即实现金属板带7在中间破鳞辊31的辊面能形成一定的包角；与此同时，对后弯曲破鳞单元4中的中间破鳞辊41进行压靠，同样是为实现金属板带7-带钢在中间破鳞辊41的上辊面形成一定的包角，中间破鳞辊31与中间破鳞辊41形成的包角角度值保持一致。如此，当带钢在各个辊组已经到位的状态下进行连续传送时，所有通过前三辊张紧单元2与后三辊张紧单元5之间的带钢均在带有1.5ton的总张力状态下陆续通过前弯曲破鳞单元3、后弯曲破鳞单元4，通过这种小辊径、大包角的连续弯曲，实现带钢的上下表面鳞皮破裂，达到表面破鳞效果。

本发明不仅适用于冷态金属板带的酸液清洗前处理工序，也可运用于力学清洗的前置破鳞工序。

Claims (5)

1.一种金属板带的表面破鳞装置，包括依次设置的前夹送辊、前三辊张紧单元、后三辊张紧单元、后夹送辊；其特征在于，前三辊张紧单元、后三辊张紧单元之间还设置至少两组破鳞单元，两破鳞单元反向布置；每组破鳞单元包括三个小直径破鳞辊，其直径范围100mm～500mm，三个小直径破鳞辊呈三角布置，其中，位于中间的中间破鳞辊与两侧的两个破鳞辊可相对移动；所述的破鳞单元的三个小直径破鳞辊，位于中间的中间破鳞辊与两侧的两个破鳞辊相对移动的移动幅度范围为：打开状态下，中间破鳞辊靠近两侧破鳞辊最近的辊面与两侧破鳞辊靠近中间破鳞辊的辊面之间留有一定的垂直间隙，其间隙量保持在10mm～100mm；在破鳞状态下，中间破鳞辊向金属板带方向移动、压靠，在压靠最极端状态下，中间破鳞辊中心轴与两侧破鳞辊的中心轴完全水平一致；破鳞单元中两侧的两个破鳞辊的辊面在任何状态下都始终保持辊面一致。

2.如权利要求1所述的金属板带的表面破鳞装置，其特征在于，所述前、后三辊张紧单元中，分别包括中间辊、两侧辊；中间辊与两侧辊之间可相对滑移，通过滑移来实现各个张紧辊与金属板带之间的包角，从而实现张力的建立。

3.一种金属板带的表面破鳞方法，金属板带窜带连续通过前夹送辊、前三辊张紧单元、至少两组破鳞单元即前弯曲破鳞单元和后弯曲破鳞单元、后三辊张紧单元、后夹送辊；所述的两组破鳞单元反向布置，每组破鳞单元包括三个小直径破鳞辊，其直径范围100mm～500mm，三个小直径破鳞辊呈三角布置，其中，位于中间的中间破鳞辊与两侧的两个破鳞辊可相对移动；当金属板带完全通过各个单元之后，在前、后夹送辊夹紧的作用下，分别对前三辊张紧单元中的中间压下辊进行辊面压下，同时对后三辊张紧单元的中间压下辊进行压下，此时处于前、后三辊张紧单元之间的金属板带立刻产生一定的张力，在这个张力作用下，金属板带的足够平直，前弯曲破鳞单元的中间破鳞辊与后弯曲破鳞单元的中间破鳞辊均处于打开状态；当金属板带处于张力作用下的平直状态下之后，立刻对前弯曲破鳞单元中的中间破鳞辊进行压下，即实现金属板带在中间破鳞辊的辊面能形成一定的包角；与此同时，对后弯曲破鳞单元中的中间破鳞辊进行压靠，同样是为实现金属板带在后弯曲破鳞单元中中间破鳞辊的上辊面形成一定的包角，前、后弯曲破鳞单元中的两个中间破鳞辊形成的包角角度值保持一致；如此，当金属板带在各个辊组已经到位的状态下进行连续传送时，所有通过前三辊张紧单元与后三辊张紧单元之间的金属板带均在带有一定张力状态下陆续通过前弯曲破鳞单元和后弯曲破鳞单元，通过这种小辊径、大包角的连续弯曲，实现金属板带的上下表面鳞皮破裂，达到表面破鳞效果。

4.如权利要求3所述的金属板带的表面破鳞方法，其特征在于，所述的破鳞单元的三个小直径破鳞辊，位于中间的中间破鳞辊与两侧的两个破鳞辊相对移动的移动幅度范围为：打开状态下，中间破鳞辊靠近两侧破鳞辊最近的辊面与两侧破鳞辊靠近中间破鳞辊的辊面之间留有一定的垂直间隙，其间隙量保持在10mm～100mm；在破鳞状态下，中间破鳞辊向金属板带方向移动、压靠，在压靠最极端状态下，中间破鳞辊中心轴与两侧破鳞辊的中心轴完全水平一致；破鳞单元中两侧的两个破鳞辊的辊面在任何状态下都始终保持辊面一致。

5.如权利要求3或4所述的金属板带的表面破鳞方法，其特征在于，所述的破鳞单元设有两组以上，相互反向设置。