板巻钢材表面处理新技-SCS.doc

板巻钢材表面处理新技术SCS热轧板巻为除锈及防锈其表面处理过去一直采用酸洗，冷轧，热镀锌或涂层等工艺技术，这些技术对板巻钢材表面处理起了很大的作用，大大拓宽了板材使用的范围，进一步提高了板材使用性能，并延长了板材使用寿命等优点，但不可避免也带来了一些美中不足。采用酸洗工艺后不可避免地对环境带来一定的污染。无论酸洗还是镀涂工艺生产成本还是比较高的。为此世界各国都为改进，提高这些工艺在进行研究和攻关，并尋找有效的新技术。其中美国TMW（The Material Works）公司进行多年卓有成效的研究和不断改进首先取得了成功，终于在2003年成功研究出板巻钢材表面处理新技术SCS，并在当年3月在美国自已的公司TMW板材生产线上应用取得成功，2005年4月SCS板材生产线推广到欧洲比利时HOLVOET成功应用，2006年12月进一步扩大到巻材的SCS生产技术，到目前为止，欧美各国已有12条生产线成功推广使用，这些生产线不仅对板巻钢材表面进行处理，根据不同需要还可对板巻钢材进行拉伸矫直，切边以及平整等多种功能和用途。由于SCS新技术在短时期内迅速的推广，并产生了很好的技术，经济及社会效果。已引起板巻钢材深加工，尤其表面处理技术有关人士的高度注意和浓厚兴趣，而且不仅在美洲，欧洲，甚至在亚洲及其它各大洲有关人士的广泛兴趣。1. 表面氧化铁皮组成及氧化保护膜生成热轧生产过程中，经终轧及层流冷却后生成的氧化铁皮一般由三层结构组成，最上层为红色三氧化二铁Fe2O3即铁锈层，约占2%，中间层为磁性四氧化三铁Fe3O4约占18%和最下层的维氏体约占80%。带钢氧化铁皮厚度一般为7.515。以下为基体层。其结构如图1所示：图1热轧板的氧化铁结构 放大氧化层结构如果我们能去除上面的氧化铁皮，仅保留最下层几微米厚的氧化亚铁FeO。而SCS在研磨刷光过程中就能去除铁皮的最上面部分，仅留下很薄（大概7微米）的维氏体层。维氏体的化学特性不同于顶部的氧化铁皮层在分子机构中它有更少的原子，氧的含量仅为23.26%（化学分子式是FeO）。经SCS处理就能生成氧化保护膜，不再生锈，不容易被锈蚀。这是一个非常好的设想，经美国TMW公司的努力目前已成为现实。2. 美国SCS（Smooth Clean Surface光滑清洁表面）处理原理根据以上的设想，首先由美国TMW公司在2003年3月发明和成功应用了SCS板巻表面处理新技术，其基本工作原理如图2所示：图2SCS工作原理图它是在密闭的空间内，根据板巻厚度尺寸的大小，通过上下经自动调节的研磨辊，通过辊缝，由研磨辊研磨洗刷掉钢板表面的氧化铁皮，仅保留最底层几微米厚的氧化亚铁FeO表面，并由SCS装置中的循环过滤水冲洗掉SCS工艺除下的氧化铁皮，同时过滤循环水不断对钢板表面进行冲洗，最终形成约7微米厚的防锈层，经SCS处理后的表面至少4年不会生锈，下图为4年后也没有生锈实物，如图3所示：图3经SCS处理3年后的表面并使钢板成为光滑清洁的表面，形成的SCS板巻钢材已成功取代部分冷轧板巻，酸洗干燥，酸洗涂油，喷丸，平整等产品。3. SCS专机及其组成生产线根据以上原理组成的SCS专机结构如图4所示：图4SCS专机内部结构SCS专机由研磨辊和导向辊等组成，同时采用循环水过滤系统用于过滤和循环未经处理的普通水，予冲洗掉SCS工艺研磨洗刷下来的氧化铁皮和清洗钢板的表面，装置可收集氧化铁皮，收集的氧化铁皮可与废钢一起处理，净化过的水则可重新循环利用，其结构如图5所示。图5SCS过滤水系统由SCS专机等组成的生产线由研磨辊和循环过滤水系统等组成SCS专机是本系统的核心设备，并与开巻机，切头剪，辊式矫直机，切边机，张力机架，干燥台，张力机架，巻取机等组成灵活可变的生产线，予满足不同需求的用户需要，其生产线布置如图6所示：图6SCS生产线组成其中切头剪，辊式矫直机，切边剪等根据用户需要而配置，在SCS板材线上则不需要配置开巻机和巻取机。由SCS生产线生产出的产品表面不需要进行任何涂油处理，钢板在一般情况下可保存四年不会生锈，经SCS处理的热轧板可直接替代部分冷轧板使用，达到以热代冷的目的，可以替代部分产品的酸洗功能。经SCS处理前后的热轧巻产品表面如图7所示：图7经SCS处理前后热轧巻的表面4. SCS技术及产品加工特点1）经SCS加工的表面能达到清洁，光滑的表面；2）系统和产品能达到完全环保，能替代酸洗，消除了酸洗过程中有危害的盐酸，生产过程中采用的是密闭式循环冷却，冲洗系统的水为普通循环过滤冷却水；3）设备成本大大低于酸洗和涂油生产线；4）生产运行总成本大大低于酸洗涂油生产线；5）生产线占地面积约为酸洗涂油生产线20%；6）对钢板能进行修边，拉伸矫直，并消除所有巻板的裂纹痕迹，使不平的材料达到非常平直；7）经SCS处理的钢板表面不需要做任何涂油处理，钢板在一般情况下保存四年不会生锈；8）部分热轧板经SCS处理后可直接替代冷轧板使用，可以实现以热代冷的效果。SCS产品加工制作有以下优点：1）使用激光切割速度更快，几乎没有回弹力。比经酸洗涂油或热轧钢板快2550%，可以同时切割两块SCS钢板。2）SCS板具有更好的焊接性能，与酸洗涂油板相比，由于减少了焊接过程中油烟，使焊接得更加牢固和整齐，焊接强度比传统酸洗涂油板提高20%以上。3）由于SCS表面清洁，干燥，无油渍，使涂层前的准备工作更加少了，而且涂层附着效果更好。4）SCS板具有更优越的抗腐性能。5）SCS产品由于清洁，干燥在冲压时不会粘在工具或输送设备上，完全可以替代冷轧产品。6）SCS产品由于有良好的焊接性，防锈性，同时消除了巻材的裂纹，从而大大改善了产品的形状，从而能制作出更加清洁，高质量的管子。由于SCS具有以上的优点，尤其对巻材加工商来说他们可以省去酸洗涂油工艺的成本，而且SCS产品更加光滑，清洁，平整使其产品更具有市场竞争力，因此，SCS产品已成功应用在管材、结构件、汽车及农机具、柜体、储藏装置、机动轨道车、拖车、机器、钢制的容器等大量领域。目前SCS生产线还存在以下局限性：1）经过SCS生产线加工后的板材不是全部都能替代冷热板材的，它有一定的局限性，它可替代75%以上的热轧板，50%以上的酸洗涂油板 ，和15%以上的冷轧板。2）对钢铁强力挤压和变形可能导致破坏SCS氧化保护层，对这些加工工艺应尽量避免：如冷轧，深度冲压和旋转深度冲压等。3）如果镀层时间较短，如进行连续热镀锌，电镀锌也是比较困难的，但能较好地应用在单张浸入式热镀锌上。采用SCS钢材表面处理新技术加工出来的产品质量好，成本低，又可替代酸洗等工艺，也可达到以热代冷的目的，更是一项完全环保型新工艺，新技术。至今已在美国和欧洲得到广泛应用和推广，产生很好技术，经济及社会效益，我们深信SCS技术不仅在美国和欧洲得到广泛应用和推广，而且将会在中国，亚洲，甚至全世界得到广泛推广和应用。钢材表面处理钢材表面处理有化学处理和物理处理两种，其中前者以酸洗为主，通过在钢材表面发生化学反应进行腐蚀处理后，再利用304#不锈钢丝（耐酸碱溶液）钢丝刷辊制成的钢丝刷辊清扫干净便可达到效果；物理处理以机械加工处理的方式，如抛丸、喷砂、高压水等方式，完成处理达到效果，SCS技术属于后者。 SCS技术2001年在日本新日公司形成雏形，2003年在美国TMW公司形成SCS专利技术。SCS通过刷光来达到处理钢材表面，避免了酸洗带来的环境污染的弊端，其核心设备是刷光机，是由一系列全自动高速运转的不锈钢丝刷辊组成，每个刷子实质上是一个由钢丝条刷环绕而成或是具有表面粗糙的特殊磨料的钢丝刷辊。刷辊以与轧件运动相反的方向在板带的上下表面高速旋转刷去氧化铁皮。刷掉的氧化铁皮采用封闭循环冷却水冲洗系统冲掉。SCS卷线材的使用厚度为1.09-6.35mm，刷子的更新周期为每生产2万t薄板或4万t钢卷更新一次。 SCS处理后的钢板表面不需要做任何涂油处理