擠壓不銹鋼管和軋制不銹鋼管一樣,在擠壓后還要經(jīng)過冷卻、矯直、切管、修磨等一系列的精整工序和檢驗、測試工序,才能成為商品管。擠壓鋼管精整工藝的特點是,由于擠壓不銹鋼管在熱擠壓時采用了玻璃潤滑劑,因而膜,影響的鋼管內(nèi)外表面上形成了一層0.05~0.15mm厚的堅硬的玻璃潤滑劑薄膜,影響了擠壓后進一步的加工和使用,因此必須首先應予以清除。
從擠壓不銹鋼管表面上清除玻璃潤滑劑是一個困難而又昂貴的工序。因此,從開始采用玻璃潤滑劑起就將不銹鋼管表面玻璃潤滑劑的去除作為一個重要的研究課意,試驗通過玻璃潤滑劑成分的調(diào)整來加大玻璃潤滑劑和鋼管膨脹系數(shù)的差異。在不銹鋼管擠壓后淬水冷卻時,使表面的玻璃潤滑劑實現(xiàn)自動剝落。這一研究雖然取得一定的成果,但尚未達到徹底清除不銹鋼管表面殘余玻璃潤滑劑的目的。
進一步清除鋼管表面玻璃潤滑劑的方法有機械法和化學法兩種。
1. 機械法-噴丸處理
采用噴丸處理來清除擠壓不銹鋼管表面殘留的玻璃潤滑劑的方法是一種比較經(jīng)濟的方法。
噴丸處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)基本上有兩種形式:一種是用壓縮空氣使鐵丸流動,并通過噴嘴將鐵丸噴向被加工不銹鋼管的表面,實現(xiàn)對鋼管的表面處理;另一種是噴丸設(shè)備有一個離心裝置,依靠離心力將鐵丸摔向鋼管表面,實現(xiàn)對鋼管的表面處理。
為了清理不銹鋼管內(nèi)表面殘留的玻璃潤滑劑,在鋼管內(nèi)表面引入在壓力作用下供給鐵丸的帶噴嘴的軟管。通過一次噴吹即能將鋼管內(nèi)表面殘留的玻璃潤滑劑清除。此時,在鋼管的另一端設(shè)有強力抽丸裝置。日本神戶(Kobe)公司的噴丸設(shè)備長約10m,設(shè)有單獨傳動提供鐵丸的8個噴嘴。鐵丸是反復循環(huán)使用的,直徑為1mm.噴丸過程借助于傾斜布置的道,鋼管一邊移動,一邊旋轉(zhuǎn)。噴丸機的工作空間是完全密封的,并且,為了排出玻璃塵埃,設(shè)有強力抽風裝置。
美國 Amerex 擠壓不銹鋼管廠的噴丸機,噴丸處理鋼管的最大直徑為28.6mm采用的丸粒有兩種,一種是帶尖棱角的,另一種是圓滑無棱的。現(xiàn)場所見,丸粒袋裝外購。根據(jù)現(xiàn)場工程師介紹,丸粒也有用細鋼絲切成的。
當被擠壓制品表面上的玻璃潤滑劑薄膜層的厚度不超過0.05mm時,對于管和空心型材外表面的清理,采用在輥道架上,將型材或不銹鋼管引至砂流或者鐵丸流的下面,使噴嘴可以從四面八方朝著擠壓制品的外表面進行噴丸清理。
對于擠壓制品表內(nèi)表面進行清理殘留玻璃潤滑劑薄膜時發(fā)現(xiàn),當用帶有砂子或鐵丸的空氣流從鋼管的內(nèi)表面噴吹時,玻璃薄膜去除很慢,并且沿著的鋼管的長度和方向上玻璃膜去除很不均勻。引入加速度噴吹帶有砂子或鐵丸氣流進行清理,可在鋼管長度方面的橫截面上,形成帶砂子或鐵丸的高壓空氣流忽大忽小變化的旋風式噴吹,并且使噴吹過程沿著鋼管的長度方向往復來回地運動,可以獲得較好的噴吹效果(圖2-45)。
2. 化學方法-堿酸洗處理
擠壓不銹鋼管內(nèi)外表面殘留的玻璃潤滑劑具有很大的化學穩(wěn)定性,因此需采用堿溶液或包含有氫氟酸的堿溶液來清除。堿與二氧化硅或其他不溶解的硅酸鹽玻璃反應形成可溶解的堿金屬硅酸鹽,其化學反應式如下:
SiO2+2NaOH→Na2SiO3+H2O
氫氟酸與二氧化硅的化學反應式為:
SiO2+4HF→SiF4+2H2O
不銹鋼管的堿酸洗制度如下:首先,將鋼管放在熔融堿內(nèi)處理,然后在酸洗溶液中酸洗。鋼管在熔融堿中處理之前,要先在煤氣爐中加熱至150~200℃,以防止鋼管浸入時熔融堿被冷卻。鋼管在溫度為480℃的熔融堿槽內(nèi)處理20min,在冷水槽內(nèi)冷卻6min.在溫度為60℃的5%~8%硫酸溶液內(nèi)中和10min,冷水洗滌5min.在硝酸(12%~16%)和氫氟酸(4%~8%)溶液中,溫度為60℃時,酸洗30min.用壓力為0.5MPa的冷水沖洗1min.用冷水充分洗滌3次,每次5min.在10%~15%硝酸溶液中(溫度為50℃)鈍化15min.先用冷水,后用熱水(60℃)分別洗滌2次,每次5min。
堿酸洗可清除擠壓制品上的玻璃膜,特別是在其厚度不一致時。存在于制品上的玻璃液和厚的玻璃層,可以在幾次堿酸洗后被清除。由于腐蝕物的存在而使化學反應速度減慢,因此可能會增加個別工序的持續(xù)時間。
擠壓制品的堿酸洗會使鋼管表面的粗糙度有一些降低,特別是碳素鋼和合金鋼制品。因此此法可應用在對表面光潔度有較高要求的產(chǎn)品的生產(chǎn)中。
瑞典山特維克公司不銹鋼管表面殘留玻璃潤滑劑的堿酸洗工藝如下: NaOH+NaCO3堿洗:溫度500℃, 時間10~12min,水中清洗5min; H2SO4酸洗:20%硫酸溶液中酸洗5min,5%~20% HNO3+3% HF 酸洗5min,水中清洗。
尼科波爾南方鋼管廠的堿酸洗工藝如下:堿洗:60%~70%NaOH+25%~30%NaNO3+≤5% NaCl2,溫度420~450℃,時間30~50min,冷水沖洗;酸洗:1.68%H2SO4+2%~3% NaCl+H2O余量,溫度50~60℃,水(5~10大氣壓)沖洗,時間3~5min;酸洗:20% HF+8% HNO3+H2O余量,時間10min;壓水沖洗,熱水清洗。
美國Amerex 公司擠壓不銹鋼管廠去除擠壓鋼管表面殘留玻璃潤滑劑采用“噴砂+酸洗”工藝。對于一般的鋼種僅進行噴丸處理,對于不銹鋼管則在噴丸處理之后,還必須進行酸洗。經(jīng)噴丸處理之后的鋼管表面殘留的玻璃潤滑劑薄已經(jīng)處于疏松狀態(tài),酸洗時極易清除。其“機械處理+化學處理”的工藝如下:不銹鋼管內(nèi)外表面經(jīng)噴丸處理后,在20%HNO3+3%HF+H2O的混合酸溶液中酸洗后,在清水中洗滌干凈。