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(guò)程無(wú)害，不存在廢物處理問(wèn)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(guò)EPS 處理過(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(kāi)口的，砂漿混合物從這個(gè)開(kāi)口流出來(lái)，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(guò)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(guò)濾掉，同時(shí)混合物中的水必須進(jìn)行過(guò)濾，之后返回到砂漿供料系統(tǒng)或沖洗集管中。

310S 通過(guò)EPS 工藝為：帶鋼過(guò)線速度為20 m/s，三個(gè)EPS 單元全開(kāi)，除磷單元的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)為1 000 r/min。鋼卷通過(guò)EPS 后，表面鐵磷去除較為干凈，無(wú)明顯鐵磷殘留。310S 鋼卷通過(guò)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(guò)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(lái)的12 m/min 提高到25 m/min，由此可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)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(lái)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(guò)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。