CN109972151A - 一种碳钢表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于碳钢表面处理领域，涉及一种碳钢表面处理方法，包括：(1)采用矫直机对碳钢进行矫直处理；(2)采用抛丸机向碳钢表面喷射抛丸；(3)采用含有防锈剂的抗腐蚀乳液对碳钢表面进行高压清洗；(4)对碳钢表面进行干燥处理。本发明采用干式抛丸机除鳞和抗腐蚀的乳液表面高压清洗，该处理技术所需设备造价低和易于后期铁粉回收，且因“干、湿”分离可大幅降低废水过滤系统压力。

Description

一种碳钢表面处理方法
技术领域
本发明属于碳钢表面处理领域，涉及一种碳钢表面处理方法，尤其涉及一种碳钢热轧卷、板表面处理方法。
背景技术
钢铁冶金生产中，硅钢、不锈钢等合金钢通常采用机械-化学联合(拉矫-抛丸-酸洗)的工艺方法去除表面氧化铁皮，从而保证钢铁大量生产中获得高生产率。碳钢通常采用直接酸洗的方法，一方面碳钢表面氧化铁皮易于清除，另一方面单酸洗工艺产线成本低。然而年产150万吨的酸洗机组，年度酸耗3000吨，酸液会通过蒸汽、废水等形式对员工的身体健康及周围环境造成很大的威胁。在环境保护日趋受到重视的今天，迫切需要新的无酸表面处理技术来取代酸洗工艺。
美国、欧洲、韩国等国大量采用SCS(Smooth Clean Surface)、EPS(Eco PickledSurface)技术替代酸洗。以新日铁、AK Steel等企业纷纷应用自主研制的低酸、无酸表面处理技术。
SCS(Smooth Clean Surface)技术工作原理是将成对尼龙针研磨辊(主要成分碳化硅)对钢板上下表面研磨。将钢板表面氧化层外层的Fe2O3和Fe3O4去除，留下内层FeO，这层保护层既有强的附着力又有防锈性。它的优点是生产中无废酸废水产生，缺点是如零部件加工变形复杂FeO易脱落无法保证表面均匀一致性。
目前国际及国内普遍采用EPS(Eco Pickled Surface)工艺技术，该技术工作原理是采用钢砂和水的混合泥浆进入叶轮增压后流经管道，通过喷头按一定喷射角度和喷射力，以水幕形式均匀地喷射在不断移动带钢上下表面上，使钢板表面成为光滑、清洁的表面即所谓绿色表面。通常工艺流程为：卷(板)-矫直-切头-EPS处理单元-挤干-热风干燥-涂油-收集。
尽管EPS技术生产过程无废酸废水排放，但是设备投资和运行成本高，水、钢砂及脱落的氧化皮需经旋风、磁选、滤纸三重分离，分离周期长，成本高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种碳钢热轧卷、板表面处理方法。
具体的，本发明提供了一种碳钢表面处理方法，包括以下步骤：
(1)采用矫直机对碳钢进行矫直处理；
(2)采用抛丸机向碳钢表面喷射抛丸；
其中，所述抛丸机转速为1500-2500r/min，所述抛丸的粒径为0.2mm-0.8mm，所述抛丸的硬度为HRC40-65，所述碳钢的运行速度为3-30m/min；
(3)采用含有防锈剂的抗腐蚀乳液对碳钢表面进行高压清洗；
(4)对碳钢表面进行干燥处理。
上述的碳钢表面处理方法，所述抗腐蚀乳液中防锈剂的含量为1％-10％。
上述的碳钢表面处理方法，所述抗腐蚀乳液中防锈剂的含量为3％-6％。
上述的碳钢表面处理方法，所述对碳钢表面进行高压清洗前，还包括采用采用高压风吹扫碳钢表面的步骤。
上述的碳钢表面处理方法，所述高压风的风压为1.5-3.0MPa，所述高压风的风向与所述碳钢运行的反方向呈40°-50°。
上述的碳钢表面处理方法，所述干燥处理包括挤干和风机干燥。
上述的碳钢表面处理方法，所述风机干燥为采用压力为1.5-2.0MPa的空气吹扫碳钢表面。
上述的碳钢表面处理方法，所述干燥处理后还包括在碳钢表面涂覆静电防锈油的步骤。
上述的碳钢表面处理方法，所述静电防锈油的涂覆量为500-2000mg/m2，优选为1000-1500mg/m2。
上述的碳钢表面处理方法，所述抛丸包括钢铁丸、铸铁丸和/或钢砂。
本发明的技术方案具有如下的有益效果：
(1)本发明的碳钢表面处理方法无废酸产生，处理过程产生的废水、废铁粉可回收利用，解决了环保问题，符合绿色发展需求；
(2)本发明的碳钢表面处理方法采用干式抛丸机除鳞+抗腐蚀的乳液表面高压清洗技术，因“干、湿”分离可大幅降低废水过滤系统压力；
(3)本发明的碳钢表面处理方法所需设备造价低、产线维护成本低，易于后期铁粉回收；
(4)本发明的碳钢表面处理方法通过采用抗腐蚀乳液清洗脱鳞后的碳钢表面，有利于产品储存和防锈，避免发生二次氧化。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。
具体的，本发明提供了一种碳钢表面处理方法，包括以下步骤：
(1)采用矫直机对碳钢进行矫直处理。
其中，所述碳钢包括普碳钢、低碳微合金钢和中高碳钢，所述普碳钢的含碳量为≤0.22％，属于低碳钢；所述低碳微合金钢的含碳量≤0.22％，微合金元素(Nb、V、Ti等)含量≤0.20％；所述中高碳钢的含碳量为0.25％-1.70％。所述碳钢为碳钢热轧钢带或碳钢热轧钢板，主要应用在汽车用钢、工程机械用钢及园林工具用钢领域。
通过矫直机对碳钢进行矫直处理，不仅可以改善碳板形避免因板形差造成的擦划伤，还可以达到初步破鳞的效果。
(2)采用抛丸机向碳钢表面喷射抛丸。
其中，所述抛丸机转速为1500-2500r/min，所述抛丸的粒径为0.2mm-0.8mm，所述抛丸的硬度为HRC40-65，所述碳钢的运行速度为3-30m/min；
为保证抛丸对钢板表面的打击力、除鳞效率及表面粗糙度要求，本发明将抛丸机转速设定在1500-2500r/min范围内。当抛丸机转速低于1500r/min时，则难以保证完全去除钢板氧化铁鳞。当抛丸机转速高于2500r/min时，会造成钢板表面粗糙度大和钢丸及抛丸机衬板使用寿命短的缺陷。
在相同的抛射速度下，丸粒粒径小，粗糙度值小，丸粒粒径大，粗糙度值大。因此为了能够满足下游用户对钢板表面粗糙度的使用要求，本发明在抛丸机的转速在1500-2500r/min范围下，将抛丸粒径设定为0.2-0.8mm。
为保证抛丸对钢板表面的冲击效果及使用寿命要求，本发明的抛丸硬度为HRC40-65。当抛丸硬度低于HRC40时，则抛丸清理钢板表面的效率差。当抛丸硬度高于HRC65时，抛丸清理钢板的速度快，但钢丸的使用寿命会缩短。在一些优选的实施方式中，钢丸的硬度与所需清理钢板的硬度相匹配。
钢卷、板的运行速度主要根据抛丸机数量、抛丸机转速及整体除鳞效果来决定。当运行速度低时，则生产效率低，当运行速度快时，则难以保证将铁鳞去除干净。在本发明中，为了配合产线布置、满足钢卷、板产量要求及除鳞效果，将钢卷、板运行速度设定为3-30m/min。
其中，所述抛丸包括钢铁丸、铸铁丸和/或钢砂。
在一些优选的实施方式中，所述抛丸机的喷射方向与所述碳钢的运动方向的角度为30°-150°，进一步优选的，所述抛丸机的喷射方向与所述碳钢的运动方向的角度为65°-75°。
本发明通过合理地设置碳钢运行速度、抛丸工艺参数、丸粒材质、丸粒尺寸等参数，各工序发挥协同作用使碳钢的表面清洁等级达到Sa2.5级以上，表面粗糙度Ra可以在2.0-10.0μm范围内柔性化控制，改善了油漆在工件上的黏附性能。
(3)采用含有防锈剂的抗腐蚀乳液对碳钢表面进行高压清洗。
其中，所述抗腐蚀乳液中防锈剂的含量为1％-10％，优选为3％-6％，最优选为4％。采用含有上述含量的防锈剂的抗腐蚀乳液对碳钢表面进行高压清洗避免了碳钢表面因单纯水清洗造成的表面发黄锈蚀，延长钢板保存周期。此外，通过清洗碳钢表面，可以防止因钢板表面氧化铁粉的残留造成下游用户碱洗池的堵塞，缩短碱洗液更换周期。
可选的，所述防锈剂为MCT-JG-200防锈液，购买自中新康吉。
(4)对碳钢表面进行干燥处理。
本发明的碳钢表面处理方法采用干式抛丸机除鳞+抗腐蚀的乳液表面高压清洗技术，所需设备造价低、产线维护成本低，易于后期铁粉回收。本发明的碳钢表面处理方法因采用“干、湿”分离技术，可大幅降低废水过滤系统压力。
在一些优选的实施方式中，对碳钢表面进行高压清洗前，还包括采用高压风吹扫碳钢表面。其中，所述高压风的风压为1.5-3.0MPa，所述高压风的风向与所述碳钢运行的反方向呈40°-50°。通过采用高压风吹扫碳钢表面，能够使钢卷、板表面无钢砂残留，避免产品表面压坑，同时降低碳钢卷、板表面氧化铁粉附着量。
在一些优选的实施方式中，所述干燥处理包括挤干和风机干燥。其中，所述挤干通过挤干辊的挤压挤去冲洗后钢板表面多余的水分。
其中，所述风机干燥为在钢板运行过程中采用1.5-2.0MPa的空气吹扫碳钢表面。
在一些优选的实施方式中，干燥处理后还包括在碳钢表面涂覆静电防锈油，所述静电防锈油的涂覆量为500-2000mg/m2，优选为1000-1500mg/m2。通过在碳钢表面涂覆静电防锈油增加了碳钢在储存、运输过程的防锈能力。
可选的，所述静电防锈油为RD530F60(L)，购买自上海帕卡兴产化工有限公司。
在一些优选的实施方式中，在碳钢表面处理生产线后加装纵剪分条设备，根据客户的需求为用户提供已分条的产品。
在一些优选的实施方式中，在矫直机对碳钢进行矫直处理后，对钢卷进行切头、焊接处理。通过对钢卷头尾焊接，可以实现连续生产，提升生产效率，同时避免了穿带过程钢板表面产生擦划伤。
在一个优选的实施方式中，本发明的碳钢表面处理方法工艺路线为：碳钢卷-矫直-切头-焊接-抛丸-高压风吹扫-表面高压水清洗-挤干-风机干燥-涂油-切断-收卷。
在另一个优选的实施方式中，本发明的碳钢表面处理方法工艺路线为：碳钢卷-矫直-切头-焊接-抛丸-高压风吹扫-表面高压水清洗-挤干-风机干燥-涂油-切断-纵剪分条-收卷。
在又一个优选的实施方式中，本发明的碳钢表面处理方法工艺路线为：碳钢卷-矫直-切头-焊接-抛丸-高压风吹扫-表面高压水清洗-挤干-风机干燥-涂油-横切板-堆垛打包。
在又一个优选的实施方式中，本发明的碳钢表面处理方法工艺路线为：碳钢板-抛丸-高压风吹扫-表面高压水清洗-挤干-风机干燥-涂油-堆垛打包。
其中，各工序按照上述技术参数进行。
本发明的碳钢表面处理方法实现了钢板表面无氧化铁鳞、酸液、氧化铁粉残留，不影响零件表面涂镀的要求，解决了现有主流无酸除鳞线设备投资大及运行成本高的问题。
实施例
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。下列实施例中使用的原料均为常规市购获得。
实施例1-7及对比例1-4中采用的防锈剂为MCT-JG-200防锈液，购买自中新康吉；采用的防锈油为RD530F60(L)，购买自上海帕卡兴产化工有限公司。
实施例1
采用十三辊矫直机对热轧钢钢带进行矫直，所述热轧钢钢带为Q355B热轧钢带(规格为8.0*1550*C mm)。钢带矫直后经四组串联的辊道通过式抛丸机进行抛丸处理，其中，每组抛丸机抛头数量为6个，上、下各有3个抛头从正反两面对钢带进行喷射，每个抛头的叶片数量为8片，抛头宽度和直径分别为105mm和500mm，抛丸机转速为1850r/min，钢卷运行速度为20m/min，抛丸种类为高碳铸钢丸，抛丸的喷射角度为70°，抛丸硬度为HRC45-51，抛丸的粒径为0.3mm。在抛丸出口进行上下表面高压风吹扫，其中，高压风与钢带运行相反方向45°斜吹，风压为2-3.0MPa。吹扫后对钢带的表面粗糙度和清洁等级进行检测。采用含4％防锈剂的抗腐蚀乳液进行钢板表面高压清洗并烘干，钢卷烘干后静电涂油，防锈油的涂覆量为1000mg/m2。
实施例2
首先用十三辊矫直机对热轧钢钢带进行矫直，所述热轧钢钢带为碳素工具钢T9热轧钢带(规格5.0*1070*C mm)。经两组串联的辊道通过式抛丸机进行抛丸处理，其中，每组抛丸机抛头数量6个，上、下各3个抛头从正反两面喷射，每个抛头的叶片数量8片，抛头的宽度和直径分别为105mm和500mm，其中，抛丸机转速为2000r/min，钢卷运行速度为10m/min，丸粒种类为高碳铸钢丸，抛丸的喷射角度为65°丸粒硬度为HRC45-51，钢丸直径为0.3mm。在抛丸出口进行上下表面高压风吹扫，其中，高压风与钢带运行相反方向45°斜吹，风压为1.5-2.0MPa。吹扫后对钢带的表面粗糙度和清洁等级进行检测。采用含6％防锈剂的抗腐蚀乳液进行钢板表面高压清洗并烘干，钢卷烘干后静电涂油，防锈油的涂覆量为1000mg/m2。
实施例3-7及对比例1-4
实施例3-7及对比例1-4采用与实施例1相同的方法对Q355B热轧钢带(规格为8.0*1550*C mm)的表面进行处理，不同的是各实施例及对比例的工艺参数如表1所示。
表1实施例3-7及对比例1-4的工艺参数汇总
效果测试
1.1表面粗糙度和清洁等级检测
采用北京时代瑞光科技有限公司生产的TR210手持粗糙度仪检测粗糙度，通过目视检测表面清洁度等级，对实施例1-7及对比例1-4处理后的碳钢表面进行表面粗糙度和清洁等级检测，检测结果见表2。
表2对实施例1-7及对比例1-4处理后的碳钢表面的测试结果汇总
表面粗糙度Ra 表面清洁等级 是否有氧化铁鳞残留
实施例1 3.25μm Sa3.0级 无
实施例2 3.64μm Sa3.0级 无
实施例3 2.51μm Sa2.5级 无
实施例4 2.86μm Sa2.5级 无
实施例5 3.58μm Sa3.0级 无
实施例6 4.64μm Sa3.0级 无
实施例7 3.72μm Sa2.5级 无
对比例1 3.15μm Sa2.0级 有
对比例2 3.28μm Sa2.0级 有
对比例3 3.68μm Sa2.0级 有
对比例4 3.43μm Sa2.0级 有
通过表2示出的实施例1-7及对比例1-4处理后的碳钢表面的测试结果可知，本发明的碳钢表面处理方法可使碳钢表面无氧化铁鳞残留，表面清洁等级≥Sa2.5级，表面粗糙度Ra由2.0-10.0μm柔性化控制。
1.2防锈能力
通过对实施例1-7和对比例1-4处理的热轧钢带进行跟踪调查，得出以下结果：
1)不采用抗腐蚀乳液清洗，不涂油状态，钢板在5小时内发生锈蚀；
2)抗腐蚀乳液清洗后不涂油状态，在通常防水包装、运输、装卸及储存条件下两个月内不生锈；拆除防水包装，且不破坏表面防锈膜情况下，一个月内不发生锈蚀；
3)不采用抗腐蚀乳液清洗，仅采用涂覆量1000-1500mg/m2涂油，在通常防水包装、运输、装卸及储存条件下三个月内不生锈；拆除防水包装，正常使用，一个月内不发生锈蚀；
4)抗腐蚀乳液清洗后采用涂覆量1000-1500mg/m2涂油，在通常防水包装、运输、装卸及储存条件下六个月不生锈，拆除防水包装，正常使用，两个月内不发生锈蚀；
5)抗腐蚀乳液清洗后采用涂覆量1500-2000mg/m2涂油，在通常防水包装、运输、装卸及储存条件下九个月不生锈，拆除防水包装，正常使用，三个月内不发生锈蚀。
本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种碳钢表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用矫直机对碳钢进行矫直处理；
(2)采用抛丸机向碳钢表面喷射抛丸；
其中，所述抛丸机转速为1500-2500r/min，所述抛丸的粒径为0.2mm-0.8mm，所述抛丸的硬度为HRC40-65，所述碳钢的运行速度为3-30m/min；
(3)采用含有防锈剂的抗腐蚀乳液对碳钢表面进行高压清洗；
(4)对碳钢表面进行干燥处理。
2.根据权利要求1所述的碳钢表面处理方法，其特征在于，所述抗腐蚀乳液中防锈剂的含量为1％-10％。
3.根据权利要求2所述的碳钢表面处理方法，其特征在于，所述抗腐蚀乳液中防锈剂的含量为3％-6％。
4.根据权利要求1所述的碳钢表面处理方法，其特征在于，所述对碳钢表面进行高压清洗前，还包括高压风吹扫碳钢表面。
5.根据权利要求4所述的碳钢表面处理方法，其特征在于，所述高压风的风压为1.5-3.0MPa，所述高压风的风向与所述碳钢运行的反方向呈40°-50°。
6.根据权利要求1所述的碳钢表面处理方法，其特征在于，所述干燥处理包括挤干和风机干燥。
7.根据权利要求6所述的碳钢表面处理方法，其特征在于，所述风机干燥为采用1.5-2.0MPa的空气吹扫碳钢表面。
8.根据权利要求1所述的碳钢表面处理方法，其特征在于，所述干燥处理后还包括在碳钢表面涂覆静电防锈油。
9.根据权利要求8所述的碳钢表面处理方法，其特征在于，所述静电防锈油的涂覆量为500-2000mg/m2，优选为1000-1500mg/m2。
10.根据权利要求1所述的碳钢表面处理方法，其特征在于，所述抛丸包括钢铁丸、铸铁丸和/或钢砂。
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