310S 不銹鋼熱卷表面氧化鐵皮磁性研究及EPS 表面處理工藝實(shí)踐

范新智， 莊 迎

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司， 山西 太原 030003）

不銹鋼表面難酸洗[1-4]，尤其310S 耐熱不銹鋼酸洗難度極大，酸洗效率低[5-6]，如果不銹鋼熱軋板采用EPS 表面處理技術(shù)，可以大大提高其表面酸洗效率，提高表面質(zhì)量。

EPS（Eco Pickled Surface）處理技術(shù)是以水和鋼砂作為介質(zhì)，對(duì)鋼板表面進(jìn)行高速高壓沖洗，以去除鋼板表面氧化層。與酸洗工藝相比，處理過程無害，不存在廢物處理問題，對(duì)環(huán)境保護(hù)有重大意義。太鋼EPS 鋼板表面處理線采用國(guó)際最新熱軋鋼卷（板）表面處理技術(shù)，通過EPS 處理過的鋼板表面光滑，氧化鐵皮基本可以去除。

不銹鋼熱軋板采用EPS 表面處理技術(shù)的必要條件是其表面氧化鐵皮具有磁性，基于這一前提開展了不同種類不銹鋼熱軋板表面氧化鐵皮的磁性研究試驗(yàn)，并在生產(chǎn)中進(jìn)行了310S 鋼卷EPS 處理及酸洗試驗(yàn)。

1 不銹鋼熱軋板表面氧化皮制取過程

實(shí)驗(yàn)中310S 不銹鋼熱軋板的化學(xué)成分如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)用不銹鋼熱軋板化學(xué)成分 %

將310S 不銹鋼熱軋板酸洗前試樣在實(shí)驗(yàn)室電加熱爐進(jìn)行加熱，加熱溫度1 310 ℃，加熱時(shí)間40 h，得到其表面氧化皮。310S 不銹鋼板加熱后表面形貌如圖1 所示。

圖1 310S 不銹鋼熱軋板加熱后表面形貌

310S 不銹鋼熱軋板的氧化鐵皮是粉末狀覆蓋在鋼板上，需用力敲打才能取下，將制得的不銹鋼氧化皮全部碾壓成粉末狀后為磁性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。

2 310S 氧化鐵皮磁性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)

2.1 磁鐵吸附實(shí)驗(yàn)

對(duì)制得的310S 氧化鐵皮粉末用磁鐵進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，吸附的氧化鐵皮質(zhì)量情況如表2 所示。

表2 不銹鋼熱軋板氧化鐵皮粉末被吸附情況

由表2 可以看出，310S 不銹鋼的氧化鐵皮全部被磁鐵吸附，具備過EPS 處理線的基本條件。

2.2 氧化鐵皮粉末及基體表面物相分析

通過對(duì)310S 氧化鐵皮粉末及基體表面的XRD檢測(cè)，得到熱軋板的氧化鐵皮粉末及基體表面的物相情況，如表3 所示。

表3 氧化鐵皮及基體表面物相情況

表3 中，粉末物相為主要物相，除主要物相外，其他種物相的含量微乎其微。由此看出奧氏體不銹鋼熱軋板表面氧化鐵皮中的物相主要以（FexNiyCrz）3O4 類氧化物為主，根據(jù)文獻(xiàn)可知，（FexNiyCrz）3O4類氧化物均是帶有磁性的尖晶石結(jié)構(gòu)[7-8]。

2.3 熱軋板表面氧化鐵皮形貌掃描電鏡觀察

將大量氧化鐵皮分離后的熱軋板表面通過掃描電鏡進(jìn)行微觀形貌觀察，如圖2 所示。

圖2 310S 不銹鋼熱軋板表面微觀形貌

由圖2 可知，奧氏體不銹鋼表面氧化皮由帶棱角的尖晶石顆粒組成，與物相檢測(cè)結(jié)果一致。

3 奧氏體耐熱不銹鋼310S 卷板EPS 處理及酸洗效果

3.1 310S 鋼卷EPS 處理

鋼卷EPS 處理詳細(xì)過程：鋼砂和水的混合物持續(xù)不斷地泵送到渦輪機(jī)葉輪上。葉輪高速旋轉(zhuǎn)，由一個(gè)大型電機(jī)驅(qū)動(dòng)。朝著帶鋼的葉輪外圍是開口的，砂漿混合物從這個(gè)開口流出來，噴射到帶鋼上。鋼砂每秒鐘打擊帶鋼表面數(shù)千次，以去除軋制鐵鱗。渦輪室內(nèi)部的高壓沖洗水噴到帶鋼表面上，將上面的鐵鱗顆粒和鋼砂沖洗掉。一個(gè)EPS 單元里有8 個(gè)砂漿渦輪機(jī)（帶鋼上面4 個(gè)，下面4 個(gè)），可以覆蓋整個(gè)帶鋼寬度。EPS 砂漿混合物中的鋼砂要與帶鋼表面碰撞好幾千次。碰撞之后，鋼砂邊部磨損，有時(shí)鋼砂粒還會(huì)破裂成好幾個(gè)小塊。當(dāng)鋼砂變得太小時(shí)，它們就不能起到除鱗的作用了，必須從砂漿供料系統(tǒng)中過濾出去。破除的鐵鱗顆粒也必須從流入渦輪室下面的水箱中的混合物中過濾掉，同時(shí)混合物中的水必須進(jìn)行過濾，之后返回到砂漿供料系統(tǒng)或沖洗集管中。

310S 通過EPS 工藝為：帶鋼過線速度為20 m/s，三個(gè)EPS 單元全開，除磷單元的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)為1 000 r/min。鋼卷通過EPS 后，表面鐵磷去除較為干凈，無明顯鐵磷殘留。310S 鋼卷通過EPS 除磷前后對(duì)比如圖3。

圖3 310S 鋼卷EPS 處理前后

3.2 EPS 處理后的310S 鋼卷酸洗

310S 鋼卷通過EPS 處理后，鋼卷表面氧化皮基本去除。EPS 處理后的鋼卷在硫酸、硝酸、氫氟酸中酸洗，其酸洗速度可由原來的12 m/min 提高到25 m/min，由此可見，經(jīng)過EPS 處理的310S 鋼卷，其酸洗速度提高了一倍。

4 結(jié)論

1）奧氏體不銹鋼310S 熱軋板表面氧化鐵皮是尖晶石類結(jié)構(gòu)，完全具有磁性。

2）鑒于奧氏體不銹鋼310S 熱軋板氧化鐵皮的磁性檢測(cè)結(jié)果，證明了EPS 技術(shù)可以用來處理奧氏體不銹鋼，以去除鋼板表面氧化鐵皮。

3）310S 鋼卷通過EPS 處理后，表面氧化皮去除較為干凈，熱卷的酸洗效率能提高一倍。