[发明专利]一种使用浆液喷射除鳞单元通过去除氧化层来制作防锈板状金属的方法

说明书

相关申请

本专利申请是提交于2008年3月19日、申请号为No.12/051,537的未决专利申请的部分延续申请，No.12/051,537号申请是2006年9月14日提交的、申请号为No.11/531,907的未决申请的部分延续申请，这些文献所公开的内容在此处一并引入参考。

背景技术

本文涉及一种用于为具有片状或连续形状的平坦材料和狭窄的管状材料去除不良表面材料的工艺。特别地，本文涉及到一种装置和方法，其用于将氧化层去除媒质，特别是液态/颗粒状浆液，相对于通过装置的材料的表面推进，以便从加工过的板状金属或金属管上去除氧化层，并控制浆液喷射处理以产生呈现防锈特性的产出材料。

正如下面将更一步详细地描述的，此处公开的方法和装置较本领域现有技术所使用的装置和方法具有很多优点。钢板(又称平滑辊)是最普通类型的钢，并且比钢棒(bar)和结构钢普遍得多。在钢板被制造商使用前，一般通过热轧工艺制备。在轧制过程中，碳钢被加热到超过1500℉(815℃)的温度。被加热的钢材穿过连续数对用于减小钢带厚度的相对设置的轧辊。一旦轧制处理完成，加工后的钢板或热轧钢被降温，尤其是通过水、油或聚合液体冷却，所有这些在本领域是公知的。加工后的钢板然后被卷起来以方便储存和运输给加工钢板的最终用户，即飞机、汽车、家用电器等的制造商等。

在加工热轧板状金属的冷却阶段，板状金属与空气中的氧气以及包含于冷却工艺中的湿气的反应可以导致金属表面上铁氧化层的形成，一般称为“氧化层”。板状金属冷却的速度，以及热轧过程中的总温降影响了冷却过程中形成于表面的氧化皮的数量和成分。

大多数情况下，在制造商使用板状金属前，板状金属必须处于良好的状态以为所生产的产品提供适宜的表面，以便对板状金属表面进行涂漆或用其他方式涂敷，例如，镀锌。从热轧或加工后的板状金属上去除氧化皮的最常规方法是一种被称为“酸洗并涂油”(pickling and oiling)的工艺。在这个工艺中，将在热轧处理后已经被降至室温的板状金属开卷并使其通过盐酸液，用化学的方式去除在板状金属表面形成的氧化皮。通过盐酸液去除氧化皮后，对板状金属进行清洗，干燥，并立即“涂油”以保护板状金属表面免于氧化或生锈。油提供了空气的薄膜障碍层，其使板状金属的裸露金属表面避免接触环境空气和水分。

事实上，所有的平轧钢都经过酸洗和涂油。由于平轧钢的酸洗和涂油使用非常广泛，其主要用于汽车、家电、建筑、以及几乎所有的农业设施；无论是做为终端酸洗产品，还是为生产其他普通材料，如冷轧，预涂漆，镀锌，电镀等，酸洗和涂油也是十分普遍的。为展示这种应用的规模，世界上最大的钢铁制造商之一运行着相当大的轧钢机，其具有16条酸洗生产线，每条生产线每月酸洗约90,000吨的。据估计仅美国就有近100条酸洗生产线，而在国外则有数千条之多。

生产工艺中的“酸洗”部分在基本去除加工后板状金属的所有氧化层或氧化皮方面是有效的。尽管如此，生产工艺中的“酸洗”部分有很多缺点。如，在酸洗生产线上用的酸是腐蚀性的；对设备是有害的，对人是危险的，对环境有害的且需要特殊存储并受到处置条件限制的化学物品。另外，生产工艺中的酸洗阶段在板状金属处理设备方面需要很大空间。酸洗生产线一般约300-500英尺长，因此它们在轧钢机中占据了相当大的地面空间。它们的运行花费很高，运行成本约$12/吨-$15/吨。一条带有张力矫直机的“酸洗和涂油”生产线花费约$18,000,000.00。同样地，在酸洗工艺后立即对板状金属涂油是很关键的，因为当暴露于大气和水分时，裸露的金属表面几乎立即开始氧化。通常，酸洗工艺后，来自酸性溶液中的自由离子(即，CI^-)仍然保持在金属的表面上，因此会加速氧化，除非立即涂油。

由于使板状金属的裸露金属表面避免接触大气空气和水分，涂油在降低金属的氧化方面也是有效的。尽管如此，涂油也有其缺点。涂油及随后的除油占用了时间并在油品自身的材料耗费方面，以及在钢的随后加工前去除油的劳动力方面，均增加了大量耗费。与酸洗类似，油是一个对环境有害需要特殊存储并受到处置的限制的材料。除油产品通常是可燃的，对于钢产品的下游用户同样需要特殊的控制。此外，在酸洗工艺后立即对板状金属进行涂油也是很关键的，因为当暴露于大气和水分时，裸露的金属表面几乎立即开始氧化。