同一批热卷,分给两条酸洗线,出来的结果能差出一截。一条跑到 120 m/min,出槽面干干净净;另一条压到 80 m/min,边部还能刮下黑灰。多数人第一反应是酸不够浓、槽温不够高,于是加酸加温。真正的差距往往在酸洗槽前面那几米,破鳞段的延伸率没给对。
热卷表面的氧化铁皮不是一层,是三层。从外到内依次是 Fe2O3、Fe3O4 和 FeO(浮氏体),三层都能与酸反应后脱离基体。氧化铁皮几乎没有塑性,破坏强度低,跟铁基体的附着力也差。破鳞机做的就是利用这个差异:让带钢在几组辊子间反复弯曲,基体产生弹塑性变形,铁皮跟不上形状变化,内应力一超过它的破坏强度就崩裂。裂缝一开,酸液才能顺着缝渗到铁皮与基体的界面,从底下把它剥离。不锈钢麻烦在第三层含 Cr2O3 与 FeO·Cr2O3 尖晶石结构,化学稳定性高,酸不容易咬进去,所以不锈钢线常见配置是一组破鳞机再接三组以上抛丸机,钢丸打到带钢表面的速度约 80 m/s。(参考《金属世界》2017 年第 5 期,李卫东《机械除鳞法在不锈钢酸洗线的应用》)
延伸率到底给多少?《工程科学学报》(原北京科技大学学报)2005 年第 5 期《酸洗机组中拉矫机和平整机的延伸率分配》把这个问题讲得比较透。除鳞速度确实随延伸率上升,但到 1% 左右就出现饱和倾向,也有研究把饱和点放在 2% 附近。饱和点在哪存在分歧,结论却一致:延伸率往上堆没什么用。原因不难理解,延伸率增大只是让铁皮裂得更碎,它改变不了铁皮本身的致密度,也改变不了铁皮与基体的附着力。同一篇文章的现场跟踪还给了个很实用的数,拉矫延伸率 0.4% 时成品钢板表面的氧化铁皮就已经消除,且没有凹坑和铁皮嵌入;板形方面,延伸率约 0.5% 时基本就矫平了。
所以现场常用区间是 0.5%~2%,多数机组设在 1% 上下,靠破鳞辊压下量来调。具体怎么分,要看后面有没有平整机。上面那篇文章的实验结论是:牌号 AN0691D1、厚度 2 mm 的板,只用拉矫机时把延伸率设到 0.8%,力学性能较好;厚度 3 mm 以上,拉矫机设 0.5%~0.6%,剩下的延伸率留给平整机,破鳞效果和性能都能顾上。产品对冲压成形性和表面形貌没要求的,平整机可以不投。
还有一个容易被忽略的点。同样的延伸率,可以用大张力小弯曲做出来,也可以用小张力大弯曲做出来,两者对破鳞的效果并不一样。氧化铁皮长期处在受压状态,增加弯曲带来的压缩作用,比单纯加大拉伸更容易把它崩碎。调线时先动压下量,再考虑加张力,顺序别搞反。另外拉矫机存在延伸率损失,设定值和实测值不是一回事,带钢越薄损失越大。只盯着画面上的设定值,很容易把实际已经不足的破鳞量当成给够了。
给小了,后果是一串的。铁皮裂得不够,酸洗速度提不起来,只能靠提酸温、提浓度、降机速硬顶,酸耗和废酸量跟着上去;出槽还带残鳞的,进冷轧就是氧化铁皮压入,压进去基本没法救。判定尺度看 GB/T 38813-2020《热轧酸洗钢板及钢带的一般要求》,表面质量分 FA、FB、FC 三级:普通级 FA 允许有轻微的欠酸洗、过酸洗、停车斑等局部缺陷;较高级 FB 不准许有欠酸洗、过酸洗缺陷,只允许涂油后不明显的轻微停车斑;高级 FC 要求两面中较好的一面无肉眼可见明显缺陷,另一面至少达到 FB。订货只写“酸洗表面”不写等级,验收时双方拿的不是同一把尺子。(出处:GB/T 38813-2020 表 4)
给大了也有代价。延伸率上去,屈服强度跟着抬高,深冲用的料成形性打折;破鳞辊压下量过头,表面容易压出辊印和凹坑,崩下来的铁皮碎屑还可能被辊子二次压入;薄规格边部本来就脆,拉过头就是边裂甚至断带。这个参数不是越大越安全,它是在残鳞和表面损伤之间找一个不宽的区间。
落到订货和验收,有几条能直接用。技术协议里把表面质量等级写明 FA、FB 还是 FC;GB/T 38813-2020 规定连续生产的钢带允许带缺陷交货,但有缺陷部分不应超过每卷总长度的 6%,这条事先知道,到货看到局部瑕疵才不至于当成整卷判废;标准同时规定涂油产品在通常的包装、运输、装卸和贮存条件下,供方保证自生产完成之日起 3 个月内表面不生锈,超期返锈的责任划分就靠这一句。自家产线排故,先测实测延伸率,再分清是欠酸洗还是压入,别一上来就往酸槽里加酸。
常见问题(FAQ)
问:酸洗前破鳞的延伸率一般给多少?
答:现场常用区间是 0.5%~2%,多数机组设在 1% 上下,主要靠破鳞辊压下量调节。公开研究显示除鳞速度到 1% 左右出现饱和倾向,也有研究把饱和点放在 2% 附近,再往上加意义不大。
问:延伸率越大,破鳞是不是越干净?
答:不是。延伸率增大只让氧化铁皮裂得更碎,改变不了铁皮的致密度和它与基体的附着力,所以酸洗速度到某一点就饱和。有现场跟踪记录显示拉矫延伸率 0.4% 时表面氧化铁皮已消除,并且没有凹坑和铁皮嵌入。
问:同样的延伸率,加张力还是加弯曲更有效?
答:加弯曲更有效。氧化铁皮长期处于受压状态,弯曲带来的压缩作用比单纯加大拉伸更容易让它崩碎。调线顺序应该是先动压下量,再考虑张力。
问:拉矫机和平整机之间怎么分延伸率?
答:看厚度和产品要求。公开文献给出的实验结论是:牌号 AN0691D1、厚度 2 mm 只用拉矫机时设 0.8% 力学性能较好;厚度 3 mm 以上拉矫机设 0.5%~0.6%,其余留给平整机。对成形性和表面形貌无要求的产品,平整机可以不投。
问:欠酸洗、过酸洗按什么标准判?
答:按 GB/T 38813-2020《热轧酸洗钢板及钢带的一般要求》表 4。FA 级允许轻微的欠酸洗、过酸洗、停车斑;FB 级不准许有欠酸洗、过酸洗缺陷;FC 级要求较好的一面无肉眼可见明显缺陷,另一面至少达到 FB。订货不写等级,验收就没有统一尺度。
问:破鳞延伸率给过头会出什么问题?
答:屈服强度抬高、深冲成形性下降;压下量过大会压出辊印和凹坑,崩落的铁皮碎屑可能被二次压入;薄规格容易边裂甚至断带。所以要在残鳞与表面损伤之间取窄区间,不能一味加大。
数据来源:来自公开网络
本文由钢管动力整理,更多钢管、纵剪分条、冷轧、酸洗干货,关注公众号:钢标控。