專利名稱：在已加工金屬板上去除銹皮和抑制氧化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及從已加工金屬板上去除鐵氧化物銹皮和在已加工金屬板上抑制進一步氧化的方法。更具體地，本發(fā)明涉及用機械表面整修設(shè)備，從已加工金屬板表面去除鐵氧化物銹皮的方法，來抑制被整修表面進一步氧化并降低表面粗糙度。
背景技術(shù)：
已加工金屬板有各式各樣的用途。例如，僅舉幾個例子，飛機、汽車、檔案柜和家用電器包含有金屬板體或殼體。金屬板通常直接從軋鋼廠和/或鋼鐵服務(wù)中心購買，但在最初的設(shè)備制造廠接收之前，也會經(jīng)過中間加工廠(有時指“收費”加工廠)。金屬板通常通過熱軋工藝成型，且如果足夠薄，為了方便運輸和儲存，就將其卷起來。在熱軋工藝中，碳鋼通常達到完全超過1500°F(815℃)的最終溫度。一旦熱軋工藝結(jié)束，通常通過本領(lǐng)域所熟知的淬水、淬油或淬聚合物，將熱軋鋼降至室溫。由于與空氣和水分中的氧反應(yīng)，在鋼冷卻時，在熱軋?zhí)间摫砻嫘纬裳趸F層(或“氧化皮”)。在冷卻過程中，產(chǎn)品的冷卻速率和總的下降溫度會影響形成于表面上的氧化皮的量和成分。
鐵具有復(fù)雜的氧化結(jié)構(gòu)與基體金屬襯底機械結(jié)合的FeO(氧化亞鐵)，接著是與氧化亞鐵化學(xué)結(jié)合的Fe3O4(四氧化三鐵)層，然后是與四氧化三鐵化學(xué)結(jié)合的Fe2O3(三氧化二鐵)層且其暴露于空氣中。在高溫下，如在典型的熱軋工藝中達到的溫度，氧化速度更快，結(jié)果形成氧化亞鐵。各不同氧化亞鐵、四氧化三鐵和三氧化二鐵層的相對厚度與在熱軋基體冷卻時可利用的自由氧和鐵有關(guān)。當(dāng)從高于1058°F(570℃)的最終溫度冷卻時，以從基體開始的順序形成，氧化層通常會包括至少50％的氧化亞鐵，且層中也會包括四氧化三鐵和三氧化二鐵。盡管有許多因素(如淬火速率，基體鋼的化學(xué)成分，可利用的自由氧等)影響氧化亞鐵、四氧化三鐵和三氧化二鐵的相對厚度以及氧化層的總厚度，但是，研究表明熱軋?zhí)间撗趸瘜?包括這些層的全部三種)總厚度通常是鋼板總厚度的約0.5％。因此，例如在3/8″的熱軋?zhí)间撝?，氧化層的總厚度約為0.002″。
有多種整平金屬板和整修其表面的方法。金屬板的平整度很重要，這是因為實際上所有的沖壓和沖切操作都需要平板。良好的表面整修也很重要，尤其是當(dāng)應(yīng)用在金屬板的頂部和/或底部表面要涂漆或以其它方式涂覆的場所時。對于待涂漆或鍍鋅的已加工金屬板，當(dāng)前的工業(yè)實踐是從待涂漆或鍍鋅表面上去除所有的氧化痕跡。對于涂漆表面，在涂漆前去除所有氧化痕跡保證了想要的油漆涂層的最佳粘著性、柔韌性和抗腐蝕性。對于鍍鋅，在覆蓋前去除所有的氧化痕跡允許鋅與基體金屬充分化學(xué)結(jié)合。
在覆蓋前從熱軋金屬板表面去除所有氧化物的最常見方法是已知為“酸洗和涂油”的工藝。在這種工藝中，鋼(已冷至室溫)被展開且被拉過鹽酸溶液(通常約30％鹽酸和70％水)來化學(xué)去除氧化皮。接著，在去除氧化皮后，鋼被清洗、干燥并立即“涂油”來使其免受銹蝕。油提供了空氣隔離層，使裸露金屬不暴露于空氣和水分。酸洗工藝后立即給金屬涂油非常重要，這是因為當(dāng)裸露金屬暴露于空氣和水分時，裸露金屬會非常迅速地開始氧化?！八嵯春屯坑汀惫に嚳捎行У鼗救コ垦趸瘜?，包括緊密結(jié)合的氧化亞鐵層，并得到適合大部分涂覆應(yīng)用的表面。但是，“酸洗和涂油”工藝有許多缺點。例如，在涂覆前必須去除酸洗后施加予金屬上的油，這浪費了時間。另外，鹽酸是對環(huán)境有害的化學(xué)品，其具有特別的儲存和處理限制。另外，油層妨害了一些加工工藝例如焊接，使堆積的板粘在一起，并且在加工過程中進入機器零件。另外，雖然酸洗工藝可有效地基本除所有氧化層，得到適合大部分涂覆應(yīng)用的表面，但是酸洗劑(鹽酸)容易形成干凈但稍微粗糙的表面。
因此，需要一種表面整修已加工金屬板的改進方法，其從表面上充分去除氧化皮，來確保接受涂覆的最佳條件，其產(chǎn)生適合實質(zhì)上所有涂覆應(yīng)用的光滑表面，其包括在涂覆前防止進一步氧化的措施，和與標準的酸洗和涂油相比，其費用更低且麻煩更少。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個目的是以確保最佳表面狀況來接受油漆、鍍鋅或其他涂覆的的方式，提供一種從已加工金屬板上去除鐵氧化物銹皮的改進方法。一個相關(guān)目的是提供一種從已加工金屬板上去除金屬鐵氧化物銹皮的改進方法，其所得光滑表面實際上適合所有涂覆應(yīng)用。另一個目的是以不需要涂油而可抑制進一步氧化的方式，提供一種從已加工金屬板上去除鐵氧化物銹皮的改進方法。又一個總的目的是提供一種從已加工金屬板上去除鐵氧化物銹皮的改進方法，與標準的酸洗和涂油相比費用更低且麻煩更少。
本發(fā)明包括從已加工金屬板上去除鐵氧化物銹皮的方法，其中，鐵氧化物銹皮通常包括三層氧化亞鐵層，四氧化三鐵層，和三氧化二鐵層。氧化亞鐵層與已加工金屬板基體金屬襯底結(jié)合。四氧化三鐵層與氧化亞鐵層結(jié)合，并且三氧化二鐵層與四氧化三鐵層結(jié)合。通常，該方法包括步驟提供表面整修設(shè)備；和利用表面整修設(shè)備，整修已加工金屬板表面。表面整修設(shè)備至少具有一個表面整修部件。整修已加工金屬板表面的步驟包括使該至少一個表面整修部件與金屬板表面配合。表面整修部件以從表面去除基本全部三氧化二鐵和四氧化三鐵層的方式與表面配合。另外，表面整修部件以從表面去除一些，但不是全部氧化亞鐵層來保留一部分氧化亞鐵層與已加工金屬板的基體金屬襯底結(jié)合的方式與表面配合。
在本發(fā)明的另一方面中，從已加工金屬板去除鐵氧化物銹皮的方法包括步驟提供具有至少一個旋轉(zhuǎn)整修部件的表面整修設(shè)備；和利用表面整修設(shè)備，整修已加工金屬板表面。整修已加工金屬板表面的步驟包括使該至少一個旋轉(zhuǎn)整修部件與金屬板表面配合。旋轉(zhuǎn)整修部件以從表面去除一些，但少于基本全部鐵氧化物銹皮來保留一層氧化物銹皮與已加工金屬板的基體金屬襯底結(jié)合的方式與表面配合。另外，旋轉(zhuǎn)整修部件以將表面峰谷偏離距離的算術(shù)平均數(shù)降到，從平均中心線測量為小于50微英寸的方式與表面配合。
雖然本發(fā)明的主要優(yōu)點和特征已在上面描述，但通過參考下面的附圖和對優(yōu)選實施方案的詳細描述可獲得對本發(fā)明的更加完整和全面的理解與領(lǐng)悟。
附圖簡要說明被引入說明書并作為說明書一部分的附圖，示意說明了本發(fā)明的實施方案，并和說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理。


圖1示意性表示一種在線金屬處理系統(tǒng)，包括拉伸校平機和用于實施本發(fā)明方法的表面整修設(shè)備；圖2示意性表示一種在線金屬處理系統(tǒng)，包括張力校平機和用于實施本發(fā)明方法的表面整修設(shè)備的；圖3示意性表示在線金屬處理系統(tǒng)的另一種實施方案，包括張力校平機和用于實施本發(fā)明方法的表面整修設(shè)備；圖4是用于實施本發(fā)明方法的表面整修設(shè)備的部分側(cè)視圖；圖5是圖4所示表面整修設(shè)備部分的頂部平面視圖；圖6是在根據(jù)本發(fā)明方法的表面整修之前，具有鐵氧化物銹層的一段已加工金屬板的部分剖示圖；且圖7是在根據(jù)本發(fā)明方法的表面整修后的一段已加工金屬板部分剖視圖。
圖中示出的附圖標記與在整個隨后詳細描述的優(yōu)選實施方案中的附圖標記一致。
優(yōu)選實施方案的詳細描述在實施本發(fā)明的方法時，表面整修設(shè)備，將在此后詳細描述，可以與許多不同的金屬板整平和校平用機器結(jié)合使用，而不脫離本發(fā)明的范圍。
用于實施本發(fā)明方法的表面整修設(shè)備由附圖標記10總體表示于圖1中。圖1示意性表示一種在線金屬處理系統(tǒng)，包括表面整修設(shè)備10、拉伸校平機12和此外使用的其它部件。從左到右觀察，圖1示出了置于上游開卷機16上的一卷金屬板14、矯正器20、接收槽22、拉伸校平機12和表面整修設(shè)備10。矯正器20正好位于開卷機16的下游且包括許多上滾24和直徑相對較大的下滾26，如本領(lǐng)域所熟知的那樣，它們彼此相對設(shè)置，使板30產(chǎn)生足夠深的反向彎曲來反轉(zhuǎn)卷曲變形。接收槽22正好位于矯正器20的下游，且拉伸校平機12正好位于接收槽的下游。如本領(lǐng)域所已知的那樣，板30升高穿過拉伸校平機12以進行連續(xù)拉伸操作，并且當(dāng)板30升高穿過校平機12時，位于矯正器20出口端的接收槽22接收從矯正器出來的連續(xù)前進的板30的松弛部分。如在本申請人擁有的第6,205,830號美國專利中的更加完整的描述，拉伸校平機12包括夾持機構(gòu)，其向下夾持一段板30并將該段板拉伸超過其屈服點以消除內(nèi)部殘余應(yīng)力，從而校平該段板。如第6,205,830號美國專利所述，拉伸校平是校平金屬板的理想方法，因為拉伸校平實質(zhì)上消除了所有的內(nèi)部殘余應(yīng)力并得到了優(yōu)良的平整度。繼續(xù)參照圖1，表面整修設(shè)備10正好位于拉伸校平機12的下游。如圖4和5所示，且在下面有更詳細的描述，表面整修設(shè)備10包括至少一個柔性研磨旋轉(zhuǎn)清理刷，其與金屬板帶30表面配合來從表面上去除氧化皮和其他污跡。因此，圖1描述了一個實施本發(fā)明方法的優(yōu)選實例，其中，表面整修設(shè)備10用來與拉伸校平機12結(jié)合。但是，再次應(yīng)當(dāng)理解在實施本發(fā)明方法時，表面整修設(shè)備10可以與許多其他金屬板整平和校平用機器結(jié)合使用，而不脫離本發(fā)明的范圍。
圖2示意性表示在線金屬處理系統(tǒng)，其中表面整修設(shè)備10用來與張力校平機40結(jié)合。從左向右觀察，圖2示出了上游開卷機42、置于卷機42上的金屬板46的卷44、張力校平設(shè)備40、表面整修設(shè)備10和下游接收卷機48。通常，如本領(lǐng)域所已知，張力校平設(shè)備40包括拖動拉緊器50、校平機52和拉動拉緊器54。拖動拉緊器50包括許多拖滾56，接收來自上游卷機42的金屬板46。拉動拉緊器54包括許多拉滾58。如本領(lǐng)域所熟知的那樣，拖動和拉動拉緊器50和54的滾被驅(qū)動并旋轉(zhuǎn)，驅(qū)使金屬板穿過張力校平機40。校平機52位于拖動和拉動拉緊器50和54之間，且包括許多較小半徑的校平滾60，當(dāng)板前進通過時，其相互偏移，向金屬板46施加彎曲力。拉動拉緊器54的拉滾58旋轉(zhuǎn)的比拖動拉緊器50的拖滾56稍快。因此，拖動和拉動拉緊器50和54之間的部分金屬板46處于相當(dāng)大的拉力下。如本領(lǐng)域所已知，金屬板46穿過校平滾60時，由于金屬板46被處理成與位于拖動和拉動拉緊器50和54之間的校平滾60的較小外徑相一致，這種拉力優(yōu)選為足以拉伸金屬板46的所有纖維來超出材料的屈服點。繼續(xù)參考圖2，表面整修設(shè)備10(下面有更詳細的描述)正好置于張力校平機40的下游。因此，圖2描述了實施本發(fā)明方法的另一優(yōu)選實例，其中，表面整修設(shè)備10與張力校平機40結(jié)合使用。由于在連續(xù)的卷-卷操作中能夠使金屬板達到非常平坦的狀態(tài)，基本不含卷曲變形和其他由內(nèi)部殘余應(yīng)力引起的變形，所以張力校平也是校平金屬板的優(yōu)選方法。但是，再次應(yīng)當(dāng)理解實施本發(fā)明方法時，表面整修設(shè)備10可與其他金屬板整平和校平用機器結(jié)合使用，而不脫離本發(fā)明的范圍。
圖3示意性表示可以實施本發(fā)明方法的在線金屬處理系統(tǒng)的另一種實施方案。和圖2描述的系統(tǒng)一樣，圖3的系統(tǒng)示出了與張力校平機40結(jié)合使用的表面整修設(shè)備10，但是在這個實施方案中，表面整修設(shè)備10位于張力校平機40的校平部分52和拉動拉緊器54之間，而不是如圖2所示的在拉動拉緊器54的下游。除了表面整修設(shè)備10相對于張力校平機40部件的位置以外，圖3的實施方案大體上與圖2的實施方案類似。當(dāng)表面整修設(shè)備10置于校平滾60和拉動拉緊器54之間時，表面整修設(shè)備10與金屬板46配合(以下面描述的方式)，同時金屬板46在拖動和拉動拉緊器50和54之間受到拉應(yīng)力。在這種拉力下，金屬板14處于非常平坦的狀態(tài)，這使表面整修設(shè)備10可以最佳使用。但是，再次重申，圖3描述的系統(tǒng)是用來說明實施本發(fā)明方法的另一優(yōu)選實施方案。當(dāng)然，其他金屬板整平和校平用機器也可以與表面整修設(shè)備10結(jié)合使用來實施在此要求的方法，而不脫離本發(fā)明的范圍。
圖4是表面整修設(shè)備10的某些關(guān)鍵部位的放大視圖，圖5是表面整修設(shè)備10的某些關(guān)鍵部位的頂部平面視圖。如圖4和5所示，表面整修設(shè)備10包括旋轉(zhuǎn)清理刷70，許多冷卻劑/潤滑劑噴頭72和支撐滾74。清理刷70包括具有通常為圓柱形結(jié)構(gòu)的柔性研磨整修面76。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由Minnesota Ming and Manufacturing(3M)生產(chǎn)的名稱為Scotch-Brite的清理刷，或其同等物，適合用在本發(fā)明的表面整修設(shè)備10中。在這些刷子中，通過樹脂粘合劑將研磨顆粒粘合在刷子的彈性合成(例如尼龍)纖維上。Scotch-Brite產(chǎn)品的彈性刷子纖維是開放網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這使纖維具有類似彈簧的作用，來適應(yīng)不規(guī)則表面并防止表面熔刮。Scotch-brite牌清理刷具有多種粗糙度和纖維密度等級，但是使用其它廠家生產(chǎn)的合適的研磨和非研磨清理刷也沒有超出本發(fā)明的范圍。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)3M的Scotch-Brite牌、3M識別號為#048011-90626-3、SPR 22293A的拋光-清理刷適合用于實施本發(fā)明的方法，但是其他粗糙度和纖維密度等級的刷子可能也適合。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠選擇其他合適的刷子。
如圖4所示，清理刷70優(yōu)選設(shè)在金屬板帶46的上方來配合其表面。優(yōu)選清理刷70的旋轉(zhuǎn)方向與通過表面整修設(shè)備10的板帶運動方向相反(如圖4所示的順時針方向，而帶46從左向右前進)。支撐滾74與帶46的反面配合并施加與由清理刷70施加的向下的力相等且反向的力。優(yōu)選支撐滾74與帶46的運動方向相同(如圖4示出的順時針方向)。支撐滾74可被驅(qū)動以幫助帶46通過表面整修設(shè)備10前進。然而，應(yīng)當(dāng)理解，盡管圖4和5僅描述了一種配合帶46頂面的清理刷70，但是也可使用別的與板帶上和/或下表面配合的刷，而不超出本發(fā)明的范圍。
優(yōu)選帶有許多噴嘴72的噴管80正好位于清理刷70的下游，使噴嘴72通常對準清理刷70和帶46表面配合的點。在表面整修設(shè)備10工作時，噴嘴72將冷卻/潤滑劑，例如水，施加于清理刷70上。優(yōu)選以約4-6加侖每分鐘每12″清理刷70的長度的速度施加冷卻劑/潤滑劑。通過形成冷卻劑的流動操作，同時洗去清洗的副產(chǎn)品(由刷子的研磨表面去除的銹和污跡)，并通過延長清理刷70的壽命，增強了表面整修設(shè)備10的性能。如圖5所示，噴嘴72優(yōu)選設(shè)置為以重疊的噴灑方式施加冷卻劑/潤滑劑位置，以使，如果其中有一個噴嘴堵塞，臨近的噴嘴能夠保持基本完全的覆蓋。雖然噴管80正好位于清理刷70的下游對正確的實施非常重要，但是，也可以將另外的噴管(未示出)加在清理刷70和支撐滾74的上游或下游位置。
為得到最佳性能，表面整修設(shè)備10需要非常平的表面。這是為什么優(yōu)選示出于圖1-3和上述拉伸校平機12和張力校平機40的原因。但是，再次重申，如果能夠得到足夠平的表面，其他金屬板整平和校平用機器也可與表面整修設(shè)備10結(jié)合使用來實施在此要求的本發(fā)明的方法。
優(yōu)選使用上述的多種設(shè)備用來實施本發(fā)明，其包括從已加工的金屬板上去除鐵氧化物銹皮的方法。圖6描述了在按照本發(fā)明方法整修表面之前，表面上有多層鐵氧化物銹皮的已加工金屬板86(如熱軋?zhí)间摪?的剖面圖。如圖6所示，鐵氧化物銹皮一般包括三層氧化亞鐵層88，四氧化三鐵層90和三氧化二鐵層92。氧化亞鐵層88與已加工金屬板基體金屬襯底94結(jié)合。四氧化三鐵層90與氧化亞鐵層88結(jié)合，且三氧化二鐵層92與四氧化鐵層90結(jié)合。注意在圖6中以方便觀察的方式示出了各層；但是對于氧化皮來說，圖6并非是必須的。如上所述，在從高于1058°F(570℃)的最終溫度冷卻的熱軋?zhí)间撝?，氧化層一般包括至?0％的氧化亞鐵，也有一些四氧化三鐵和氧化鐵，這三層的總厚度約為金屬板總厚度的0.5％。因此，例如對于3/8”的熱軋?zhí)间?，氧化層的總厚度約為0.002”。
通常，本發(fā)明的方法包括通過使旋轉(zhuǎn)清理刷70的一般為圓柱形的整修表面76與金屬板46的面相配合，使用表面整修設(shè)備10整修已加工金屬板46的表面。當(dāng)金屬板46穿過表面整修設(shè)備10前進時，旋轉(zhuǎn)清理刷70按與金屬板46長度的下游前進方向相反的上游方向旋轉(zhuǎn)。刷70與金屬板46表面的這種反向配合幾乎從表面上去除了全部三氧化二鐵層92和四氧化三鐵層90。另外，刷70與金屬板46表面的反向配合從表面上去除了一些(但不是全部)氧化亞鐵層88，因此，部分氧化亞鐵層88仍與已加工金屬板的底部金屬基底結(jié)合，如圖7所示，其表示按照本發(fā)明方法整修表面后的已加工金屬板96的剖面圖。注意，圖7所示的層與圖6不成比例。再次重申，從高于1058°F(570℃)的最終溫度冷卻的熱軋?zhí)间撝?，按照本發(fā)明整修表面前的三種氧化層的總厚度約為鋼板總厚度的0.5％，按照本發(fā)明方法整修表面后，剩余氧化亞鐵層88遠小于總厚度的0.5％。優(yōu)選至少10％的氧化亞鐵層88從金屬板46的表面上去除。更優(yōu)選以這種方式整修已加工金屬板的表面從金屬板46的表面上去除10％到50％的氧化亞鐵層88。甚至更優(yōu)選以從金屬板46的表面上去除約30％的氧化亞鐵層88來留下剩余的氧化亞鐵層的方式實施整修步驟。有限的研究表明，剩余的氧化亞鐵層平均厚度不超過0.001英寸，但是優(yōu)選平均厚度在0.00035英寸和0.00085英寸之間。甚至更優(yōu)選剩余氧化亞鐵層平均厚度約為0.00055英寸。
三氧化二鐵層92和四氧化三鐵層90相對較脆，所以上述機械刷可非常有效地全部或基本全部去除這些層。通過餐巾擦拭試驗(例如擦拭餐巾的表面)，來確認這些層的去除，這被認為是標準的過程控制。一旦表面按照本發(fā)明方法整修，餐巾擦拭表面不應(yīng)該看到任何可視的銹或污跡。另外，如前面所指出，這種機械刷也優(yōu)選從金屬板46的表面上去除約30％的牢固結(jié)合的氧化亞鐵層88，留下一層與基體金屬襯底94結(jié)合的氧化亞鐵。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，剩余的氧化亞鐵層88是有益的，因為它使金屬板的已整修表面能抵抗進一步的氧化。本申請發(fā)明人的有限研究表明這種益處的存在至少部分是由于機械刷去除了全部或幾乎全部的四氧化三鐵和三氧化二鐵復(fù)合層。隨著這些層的去除，幾乎沒有可利用的游離鐵來形成“紅銹”氧化物。四氧化三鐵(化學(xué)式為Fe3O4)和三氧化二鐵(化學(xué)式為Fe2O3)比剩余的氧化亞鐵(化學(xué)式為FeO)層含有更多的可利用的鐵原子。也可推論機械刷過程對剩余的氧化亞鐵層有涂擦效應(yīng)，通過使剩余的氧化亞鐵層更加均勻一致從而有助于金屬板抵抗進一步氧化的能力并因此降低周圍的氧和水分到達基體金屬襯底94上的可能性。但是，這一理論還沒證實。
在本發(fā)明的另一方面，從已加工金屬板上去除鐵氧化物銹皮的方法包括步驟提供具有至少一個旋轉(zhuǎn)整修刷70的表面整修設(shè)備10；和以從表面去除一些，但少于基本全部氧化鐵銹層來留有一層氧化亞鐵與基體金屬襯底94結(jié)合的方式，和以使表面平滑的方式，通過使旋轉(zhuǎn)整修刷70與金屬板46的表面配合來整修已加工金屬板46的表面。優(yōu)選通過旋轉(zhuǎn)整修刷70和金屬板46表面配合得到的“平滑”足以將表面峰谷偏離距離的算術(shù)平均數(shù)降到，從平均中心線測量為，小于50微英寸。更優(yōu)選通過旋轉(zhuǎn)整修刷70得到的平滑足以將表面峰谷偏離距離的算術(shù)平均數(shù)降到，從平均中心線測量為，約在35和45微英寸之間。
如本領(lǐng)域所熟知，表面粗糙度用表面光度儀測量，并通常以微米或微英寸表示為“Ra”值。該Ra值表示從平均中心線開始對幾個取樣長度的表面輪廓峰谷偏離距離的算術(shù)平均數(shù)，并因此有時也稱為“中心線平均數(shù)”(CLA)。Ra值越小，表面越光滑。有限數(shù)量的證據(jù)證明按照本方法整修的熱軋鋼板表面，用表面光度儀測量，比傳統(tǒng)的酸洗熱軋鋼具有更小(即更好得)的Ra值。事實上，有限的研究已表明，按照本發(fā)明方法整修的熱軋金屬板表面的Ra值可與冷軋的規(guī)則粗糙面(Ra值通常在40至60微英寸之間)相比或比之更好。
本申請的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，由根據(jù)本發(fā)明的機械刷留下的氧化亞鐵層88表面相對較光滑(如上述的Ra值所示)且在油漆或其他涂覆前，需要最少的或不需要額外的表面處理。已發(fā)現(xiàn)按照本發(fā)明整修的材料表面的油漆性能與酸洗材料一樣好或更優(yōu)。用肉眼來看，實際上不能區(qū)分這兩種表面，兩者看起來都沒有氧化皮。但是測試表明，過一段時間后，按照本發(fā)明整修的材料表面比酸洗和涂油的類似材料更適合阻止進一步的氧化。著名工業(yè)油漆制造廠Valspar公司做了獨立的“鹽霧試驗”(這是行業(yè)標準)，1000小時的鹽霧試驗后，發(fā)現(xiàn)按照本發(fā)明拉伸校平、然后表面整修的材料基本沒有受到腐蝕，但是，酸洗和涂油的熱軋鋼在短短144小時的鹽霧試驗后，就顯現(xiàn)出了進一步腐蝕的跡象。
再次重申，已發(fā)現(xiàn)按照本發(fā)明方法機械刷后剩余的氧化亞鐵層88是有益的，因為它阻止了進一步氧化，至少部分是因為去除了全部或幾乎全部四氧化三鐵和三氧化二鐵復(fù)合層，幾乎沒有留下形成“紅銹”氧化物的可利用的自由鐵。但是，除此之外，和除上述的平滑好處之外，按照本發(fā)明方法的機械刷比酸洗和涂油更好，這是因為在涂覆前不需要除油；不使用鹽酸(具有特別儲藏和處理限制的對環(huán)境有害的化學(xué)品)；和沒有油介入加工過程例如焊接。
回顧上述內(nèi)容，可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明完成并獲得了幾個優(yōu)點。所選和所述實施方案用來更好地解釋本發(fā)明的原理和其實際應(yīng)用，從而能使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員在多種實施方案中，并結(jié)合適合想到的特別應(yīng)用的多種改進，來最佳利用本發(fā)明。但是，在描述和圖解的本發(fā)明中，可以作出多種改進而不超出本發(fā)明的范圍，應(yīng)當(dāng)理解包含在前面的描述中或在附圖中所示的所有內(nèi)容應(yīng)當(dāng)解釋作說明而不是限定。因此，本發(fā)明的廣度和范圍不應(yīng)該受任何上述示例性實施方案的限制，而應(yīng)該僅根據(jù)后附的權(quán)利要求及其等同物來確定。
權(quán)利要求
1.一種從已加工金屬板上去除鐵氧化物銹皮的方法，其中，鐵氧化物銹皮通常包括與已加工金屬板基體金屬襯底結(jié)合的氧化亞鐵層，與氧化亞鐵層結(jié)合的四氧化三鐵層，和與四氧化三鐵層結(jié)合的三氧化二鐵層，該方法包括步驟提供具有至少一個表面整修部件的表面整修設(shè)備；和利用表面整修設(shè)備，通過使該至少一個表面整修部件與金屬板的表面配合，以從表面去除基本全部三氧化二鐵和四氧化三鐵層的方式，并以從表面去除少于基本全部氧化亞鐵層來保留一部分氧化亞鐵層與已加工金屬板的基體金屬襯底結(jié)合的方式，整修已加工金屬板表面。
2.權(quán)利要求1的方法，其中整修已加工金屬板表面的步驟包括從金屬板表面去除至少10％的氧化亞鐵層。
3.權(quán)利要求2的方法，其中整修已加工金屬板表面的步驟包括從金屬板表面去除10％至50％的氧化亞鐵層。
4.權(quán)利要求3的方法，其中整修已加工金屬板表面的步驟包括從金屬板表面去除約30％的氧化亞鐵層。
5.權(quán)利要求1的方法，其中整修已加工金屬板表面的步驟包括從表面去除一些氧化亞鐵層，以使剩余氧化亞鐵層的平均厚度不超過約0.001英寸。
6.權(quán)利要求5的方法，其中整修已加工金屬板表面的步驟包括從表面去除一些氧化亞鐵層，以使剩余氧化亞鐵層的平均厚度在0.00035英寸至0.00085之間。
7.權(quán)利要求1的方法，其中該至少一個表面整修部件是具有通常為圓柱形整修表面的旋轉(zhuǎn)整修部件，并且其中利用表面整修設(shè)備整修已加工金屬板表面的步驟包括使旋轉(zhuǎn)整修部件的通常為圓柱形的整修表面與金屬板表面配合。
8.權(quán)利要求7的方法，其中該至少一個旋轉(zhuǎn)整修部件包括具有許多彈性纖維的刷子。
9.權(quán)利要求1的方法，其中表面整修設(shè)備還包括至少一個冷卻劑噴頭，并且其中利用表面整修設(shè)備整修金屬板表面的步驟包括利用該至少一個冷卻劑噴頭將冷卻劑施加在旋轉(zhuǎn)整修部件和表面之一上。
10.權(quán)利要求9的方法，還包括步驟通過利用該至少一個冷卻劑噴頭將冷卻劑施加在旋轉(zhuǎn)整修部件和表面之一上，沖洗掉從金屬板表面去除的銹皮。
11.權(quán)利要求7的方法，還包括步驟使一段金屬板在下游方向上通過表面整修設(shè)備前進，并且其中當(dāng)該段金屬板通過表面整修設(shè)備前進時，執(zhí)行通過使至少一個旋轉(zhuǎn)整修部件與金屬板表面配合來整修已加工金屬板表面的步驟。
12.權(quán)利要求11的方法，其中通過使至少一個旋轉(zhuǎn)整修部件與金屬板表面配合來整修已加工金屬板表面的步驟包括在與該段金屬板的下游前進方向相反的上游方向上，旋轉(zhuǎn)該至少一個旋轉(zhuǎn)整修部件。
13.權(quán)利要求1的方法，其中整修已加工金屬板表面的步驟包括以將表面峰谷偏離距離的算術(shù)平均數(shù)降到，從平均中心線測量為小于50微英寸的方式，使該至少一個表面整修部件與金屬板表面配合。
14.權(quán)利要求13的方法，其中整修已加工金屬板表面的步驟包括以將表面峰谷偏離距離的算術(shù)平均數(shù)降到，從平均中心線測量為在約35和45微英寸之間的方式，使該至少一個表面整修部件與金屬板表面配合。
15.一種從已加工金屬板去除鐵氧化物銹皮的方法，該方法包括步驟提供具有至少一個表面整修部件的表面整修設(shè)備；和利用表面整修設(shè)備，通過使該至少一個表面整修部件與金屬板表面配合，以從表面去除一些，但少于基本全部鐵氧化物銹皮來保留一層氧化物銹皮與已加工金屬板的基體金屬襯底結(jié)合的方式，并以將表面峰谷偏離距離的算術(shù)平均數(shù)降到，從平均中心線測量為小于50微英寸的方式，整修已加工金屬板表面。
16.權(quán)利要求15的方法，其中整修已加工金屬板表面的步驟包括以將表面峰谷偏離距離的算術(shù)平均數(shù)降到，從平均中心線測量為在約35和45微英寸之間的方式，使該至少一個表面整修部件與金屬板表面配合。
17.權(quán)利要求15的方法，其中該至少一個表面整修部件是具有通常為圓柱形整修表面的旋轉(zhuǎn)整修部件，并且其中利用表面整修設(shè)備整修已加工金屬板表面的步驟包括使旋轉(zhuǎn)整修部件的通常為圓柱形的整修表面與金屬板表面配合。
18.權(quán)利要求17的方法，其中該至少一個旋轉(zhuǎn)整修部件包括具有許多彈性纖維的刷子。
19.權(quán)利要求15的方法，其中表面整修設(shè)備還包括至少一個冷卻劑噴頭，并且其中利用表面整修設(shè)備整修金屬板表面的步驟包括利用該至少一個冷卻劑噴頭將冷卻劑施加在旋轉(zhuǎn)整修部件和表面之一上。
20.權(quán)利要求19的方法，還包括步驟通過利用該至少一個冷卻劑噴頭將冷卻劑施加在旋轉(zhuǎn)整修部件和表面之一上，沖洗掉從金屬板表面去除的銹皮。
21.權(quán)利要求15的方法，還包括步驟使一段金屬板在下游方向上通過表面整修設(shè)備前進，并且其中當(dāng)該段金屬板通過表面整修設(shè)備前進時，執(zhí)行通過使至少一個旋轉(zhuǎn)整修部件與金屬板表面配合來整修已加工金屬板表面的步驟。
22.權(quán)利要求21的方法，其中通過使至少一個旋轉(zhuǎn)整修部件與金屬板表面配合來整修已加工金屬板表面的步驟包括在與該段金屬板的下游前進方向相反的上游方向上，旋轉(zhuǎn)該至少一個旋轉(zhuǎn)整修部件。
23.一種從已加工金屬板上去除鐵氧化物銹皮的方法，其中，鐵氧化物銹皮通常包括與已加工金屬板基體金屬襯底結(jié)合的氧化亞鐵層，與氧化亞鐵層結(jié)合的四氧化三鐵層，和與四氧化三鐵層結(jié)合的三氧化二鐵層，該方法包括步驟提供具有至少一個通常為圓柱形整修表面的表面整修部件的表面整修設(shè)備；和利用表面整修設(shè)備，通過使該至少一個表面整修部件的通常為圓柱形的整修表面與金屬板的表面配合，以從表面去除基本全部三氧化二鐵和四氧化三鐵層的方式，并以從表面去除少于基本全部氧化亞鐵層來保留一部分氧化亞鐵層與已加工金屬板的基體金屬襯底結(jié)合的方式，整修已加工金屬板表面。
24.權(quán)利要求23的方法，其中整修已加工金屬板表面的步驟包括以將表面峰谷偏離距離的算術(shù)平均數(shù)降到，從平均中心線測量為小于50微英寸的方式，使該至少一個表面整修部件的通常為圓柱形的整修表面與金屬板表面配合。
25.權(quán)利要求24的方法，其中整修已加工金屬板表面的步驟包括以將表面峰谷偏離距離的算術(shù)平均數(shù)降到，從平均中心線測量為在約35和45微英寸之間的方式，使該至少一個表面整修部件的通常為圓柱形的整修表面與金屬板表面配合。
全文摘要
一種從已加工金屬板上去除鐵氧化物銹皮的方法，包括步驟提供表面整修設(shè)備(10)；和利用表面整修設(shè)備整修已加工金屬板(46)表面。一般情況下，在表面整修之前，鐵氧化物銹皮一般包括三層氧化亞鐵層(88)，四氧化三鐵層(90)，和三氧化二鐵層(92)。氧化亞鐵層與已加工金屬板的基體金屬襯底結(jié)合。四氧化三鐵層與氧化亞鐵層結(jié)合，并且三氧化二鐵層與四氧化三鐵層結(jié)合。表面整修設(shè)備(10)具有至少一個表面整修部件(70)。整修已加工金屬板表面的步驟包括使該至少一個表面整修部件與金屬板的表面配合。以從表面去除基本全部三氧化二鐵和四氧化三鐵層的方式，并以從表面去除少于基本全部氧化亞鐵層來保留一部分氧化亞鐵層與已加工金屬板的基體金屬襯底結(jié)合的方式，使表面整修部件與表面配合。
文檔編號B21B45/04GK1761537SQ200480007391
公開日2006年4月19日 申請日期2004年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月7日
發(fā)明者凱文·沃格斯 申請人:材料制造有限公司