Эко маринованная поверхность

Экотравленная поверхность ( EPS ) — это процесс, применяемый к горячекатаной листовой стали для удаления всех поверхностных оксидов ( прокатной окалины ) и очистки стальной поверхности. Сталь, прошедшая процесс EPS, приобретает высокую степень устойчивости к последующему образованию поверхностного оксида (ржавчины) при условии, что она не вступает в прямой контакт с влагой. EPS был разработан компанией The Material Works, Ltd., которая подала несколько патентных заявок, посвященных этому процессу. В первую очередь он предназначен для замены процесса кислотного травления , при котором стальную полосу погружают в растворы соляной и серной кислот для химического удаления оксидов.

Обзор процесса EPS

Рисунок 2: Линия обработки пенополистирола

Процесс EPS (см. рисунок 2) начинается с горячекатаной стальной полосы в рулонах. Эта сталь разматывается на разматывателе, а затем проходит через машину, которая выполняет функции «дробителя окалины», «правильной машины» или того и другого. Эта машина (см. Рисунок 2) обрабатывает материал между наборами закаленных роликов. Это приводит к устранению кривизны полосы («набор рулонов») и разрушению внешних слоев прокатной окалины, которые покрывают стальную полосу.

Пройдя через машину для дробления окалины/правильной обработки, стальная полоса попадает в первую камеру струйной обработки пенополистирола. Шламоструйная очистка — это процесс влажной абразивоструйной обработки , в котором мелкозернистый металлический абразив сочетается с «жидкостью-носителем» (наиболее распространенной из которых является вода). Эта смесь абразива и воды подается во вращающуюся крыльчатку, которая с высокой скоростью перемещает ее по очищаемому объекту (см. Рисунок 3). Шламоструйная очистка — это метод удаления ржавчины/окалины, пескоструйной очистки и дробеструйной обработки. В жидкость-носитель можно добавлять чистящие средства для уменьшения загрязнения и предотвращения ржавчины.

Камера струйной обработки пенополистирола состоит из восьми головок для разгрузки шлама, показанных на рисунке 3: четыре для верхней поверхности и четыре для нижней поверхности полосы. Внутри камеры струйной обработки струи воды очищают стальную полосу от абразивных частиц и выбитой прокатной окалины. В системе производства пенополистирола может использоваться несколько камер шламовой струйной обработки пенополистирола, расположенных последовательно, так что стальная полоса проходит из одной камеры в следующую, затем в следующую и так далее. Несколько ячеек увеличивают воздействие на стальную полосу потоков струйной струи, тем самым позволяя полосе двигаться быстрее, при этом обеспечивая необходимый уровень удаления окалины. Скорость полосы и, следовательно, производительность системы увеличиваются примерно пропорционально количеству используемых камер для струйной обработки пенополистирола.

Полоса выходит из камеры окончательной струйной обработки и сушится с помощью высокоскоростных воздуходувок. В этот момент полоска проходит под камерой детектора оксидов в режиме реального времени, которая обеспечивает обратную связь с системой управления линией, чтобы гарантировать полное удаление оксидов.

Рисунок 3. Разгрузочная головка для струйной очистки пенополистирола

В завершение процесса на полосу может быть нанесена масляная пленка или смазка, после чего она сматывается. Следует отметить, что натяжение, создаваемое силой наматывающего устройства, протягивающего полосу через устройство для отжима окалины/правильного устройства, служит для выравнивания полосы, устранения изгиба, краевой волны и небольших разрывов рулона. Кроме того, на рисунке 2 не показана система подачи/рециркуляции/фильтрации суспензии. Эта система замкнутого цикла собирает несущую жидкость, абразив и удаленную окалину, отфильтровывает удаленную окалину, другие загрязнения и абразивные частицы «недостаточного размера» и возвращает очищенную шламовую смесь обратно в пескоструйные камеры.

Характеристики стальной полосы, обработанной EPS

Сталь, в которой для удаления поверхностной окалины используется процесс EPS, мало чем отличается от стали, в которой для удаления поверхностной окалины используется кислотное травление. «Последующие» промышленные процессы, такие как цинкование , холодное восстановление и покраска стальной полосы, обработанной EPS, показывают, что она взаимозаменяема со стальной полосой, протравленной кислотой. Это также справедливо для обычных процессов изготовления листового металла, таких как лазерная резка , плазменная резка , штамповка , сварка , гибка и профилирование — нет существенной разницы между стальной полосой, использующей процесс EPS, и стальной полосой, использующей кислотное травление.

Область, в которой разница между стальной полосой, обработанной EPS, и стальной полосой, протравленной кислотой, очевидна, это внешний вид. Сталь, подвергшаяся обработке EPS, имеет более однородный и блестящий вид, как показано на рисунке 4. В процессе EPS воздействие абразивных частиц на стальную поверхность служит для «сглаживания» мелких дефектов поверхности, таких как царапины, ямки, следы прокатки и силиконовые полосы.

Еще одним отличием стальной полосы, обработанной EPS, от стальной полосы, протравленной кислотой, является устойчивость к ржавчине. Обычная стальная полоса, травленная кислотой, часто покрывается тонкой пленкой масла, которая служит барьером для контакта с кислородом и предотвращает ржавчину. Сталь, обработанная EPS, по своей природе ингибирует ржавчину и, следовательно, не требует масла или другого покрытия для предотвращения ржавчины. Во многих «последующих» процессах и процессах производства стали масляное покрытие стали (или другие поверхностные загрязнения) должно быть удалено в качестве предварительного этапа процесса. Использование стали, обработанной EPS, в этих процессах исключает необходимость в любом таком предварительном этапе «очистки от масла», тем самым упрощая процесс.

Рисунок 4. Образцы стальной полосы из одного рулона (слева направо) : необработанная, протравленная кислотой, обработанная EPS.

Ингибирующие ржавчину свойства полосы, обработанной EPS.

Устойчивость к ржавчине стальной полосы, обработанной EPS, превосходит устойчивость стальной полосы, протравленной кислотой, прежде всего потому, что кислотное травление накладывает на сталь «штраф» за коррозию, чего не происходит при обработке EPS. Этот штраф является результатом химических реакций, которые происходят после кислотного травления и служат катализатором окисления. Основным травильным агентом является соляная кислота (HCl). Хотя стальную полосу после погружения в ванну с HCl тщательно промывают чистой водой, некоторое остаточное количество хлора (Cl) остается на поверхности полосы. Хлор очень легко реагирует с кислородом с образованием хлоридов, поэтому свободный Cl действует как своего рода «магнит» для кислорода. Этот механизм делает сталь, травленную кислотой, более склонной к поглощению кислорода, тогда как при механическом травлении пенополистирола не существует аналогичного механизма.

Помимо свободного Cl, на поверхности стали, протравленной кислотой, в следовых количествах остаются соединения, известные как «хлоридные соли», даже после промывки. Хлоридные соли быстро реагируют с влагой и ускоряют окисление железа на поверхности стали. Для предотвращения окисления железа в кислотно-травленной полосе на поверхность наносится тонкая пленка масла, служащая барьером между свободным Cl, хлоридными солями и кислородом. Для стали, обработанной EPS, такой защитный барьер не требуется, поскольку в ней отсутствуют свободные соли Cl или хлориды.

Тем не менее, в жидкость-носитель для струйной струйной обработки из пенополистирола используется добавка, чтобы уменьшить «грязь», которая в противном случае осталась бы на поверхности, и притупить внешний вид полосы, обработанной пенополистиролом. Эта добавка содержит ингибитор ржавчины, остаточное количество которого остается на поверхности даже после ополаскивания. Считается, что присутствие ингибитора ржавчины повышает общую способность полосы, обработанной EPS, противостоять ржавчине. Доказано, что добавка не оказывает влияния на характеристики краски.

Процесс EPS как замена кислотному травлению

Процесс EPS производит стальную полосу без окалины, которая взаимозаменяема со стальной полосой, протравленной кислотой, однако процесс EPS влечет за собой меньшие капитальные и эксплуатационные (переменные) затраты, чем линия кислотного травления с эквивалентной производительностью. По этой причине процесс EPS считается прямой заменой кислотного травления.

Кроме того, процесс EPS считается менее вредным для окружающей среды, чем кислотное травление, по следующим причинам:

• Низкое энергопотребление;
• В процессе не используются опасные/кислотные вещества;
• Отсутствие потенциального воздействия кислотных паров на людей, оборудование или здания;
• Никаких опасных или загрязняющих продуктов или побочных продуктов процесса, требующих утилизации или выхлопных газов.

Приложения

Технология экологически травленой поверхности была протестирована и одобрена для использования в качестве замены стали, травленной кислотой, производителями автомобилей General Motors и Chrysler. Процесс Eco Pickled Surface стал финалистом премии American Metal Market (AMM) 2013 года за выдающиеся достижения в области стали.

Ссылки

• Вогес, К.; Мьют, А. (май 2007 г.). Эко-травление: выгодная альтернатива обычному кислотному травлению (PDF) . Конференция и выставка технологий черной металлургии . Проверено 22 декабря 2014 г.
• Фогес, К. (2009). «Очистка полос от накипи и подготовка поверхности с помощью технологии эко-маринования поверхности» . Металлургический комбинат и Технологии Интернэшнл (2). Архивировано из оригинала 22 декабря 2014 года . Проверено 22 декабря 2014 г.