钢板表面预处理的特点及其加工工艺

一、概述
随着我国改革开放的深入及加入WTO，中国的钢材市场更加丰富多彩，金属材料的表面处理技术不断发展，预处理已成为金属工业必不可少的工艺加工过程。从1980年我国开始建造出口船舶以来，二十年多间，我国的造船业得到了迅猛的发展。我国造船产量从1980年的34.2万载重吨、占世界造船总量的0.6%，增长到2006年的1452万载重吨、占世界造船总量的19%，27年间整整增长了数十倍，已为举世瞩目。造船工业的迅速发展，促使了造船涂装技术的发展，也带动了造船涂装设备的发展，船板作为中厚板生产厂家的主要品种，在运输过程中，钢板表面经常遭到腐蚀，因此需对船板表面进行钢板表面预处理。
二、钢板表面预处理的原理及特点
（一）钢板表面预处理的原理
所谓钢板表面预处理，是指钢材在原材料状态下进行表面除锈并涂上一层车间底漆的处理工艺。钢板表面预处理包括钢板抛丸预处理和喷漆处理两部分。
钢板抛丸预处理是由高速抛丸器高速旋转时产生的离心力加速磨料（钢丸、钢丝段、棱角钢砂等），将磨料以很高的速度射向被处理的钢材表面，产生打击和磨削作用，除去钢材表面的氧化铁皮与锈蚀，让钢材表面露出金属本色并呈现一定的粗糙度，以便于涂料的黏附。
喷漆处理是指抛丸预处理后的钢板经高压自动喷枪自动喷涂，使钢板表面获得均匀的漆膜的一种喷涂工艺。
（二）钢板表面预处理的特点
（1）抛丸除锈
抛丸除锈不但能迅速准确地除去铁锈和氧化铁皮，而且经抛丸预处理后，钢板表面清理质量均匀，呈现均匀粗糙度，可以提高涂装时涂层的附着力，延长涂料的使用寿命。
（2）提高材料的疲劳强度和抗腐蚀能力
抛丸时，钢板表面受弹丸冲击得到强化，提高了材料的疲劳强度和抗腐蚀能力，消除了焊缝的内应力；同时船壳等部位经抛丸整体除锈，经受强力的弹丸抛射，会暴露出板上隐蔽的裂缝或壳板过度腐蚀状况，可以起到全面检查外壳质量的效果[1]。
据报道[2]，钢材经抛丸后，提高钢材的疲劳强度约80%（见表1），钢材的抗腐蚀应力提高了一倍（见表2），表面硬度也有不同程度的提高（见表3）。
表1：抛丸除锈提高疲劳强度

表2：抛丸除锈提高抗腐蚀应力

表3：抛丸除锈提高钢板表面硬度

三、钢板表面预处理工艺、设备介绍
以江西新钢板材加工有限公司钢板表面预处理生产线4000mm机组为例。
（一）生产成品及原料规格
1.产品品种
以喷涂富锌底漆钢板为主,喷漆钢板颜色：灰白色。
（1）产品规格
车间产品规格为：
钢板厚度：6～80mm
钢板宽度：1500mm～3600mm
钢板长度：6000mm～18000mm
最大单重：16.1t
（2）执行标准
车间产品按国家标准组织生产、检验和交货。
根据用户要求，产品也可以按不同的国际标准组织生产、检验和交货。
2.原料规格
车间所用原料全部为新钢中厚板厂生产的船板。
原料规格：
厚度：6～80mm
宽度：1500～3600mm
长度：6000～18000mm
最大单重：16.1t
（二）钢板表面预处理机组生产工艺流程——以4000mm机组为例
1.生产工艺流程简述
来自中厚板厂的原料通过汽车运入车间原料库，由行车按不同的规格将原料吊运至原料库不同区域堆放。
生产时，工件由行车吊运至输入辊道上，由输入辊道输送至上料辊道（潮湿、气温低的地方需要预热干燥），经上料辊道进入清理室。当工件通过主抛丸室时，其上下表面受到高速密集的弹丸的打击，工件上、下表面的氧化皮及其污物被迅速脱落，钢材获得具有一定粗糙度的光亮表面。散落在钢材表面的弹丸由转刷进行滚扫，由升降螺旋进行回收，钢材经过由高压风机供气的尾吹装置吹扫干净后，由抛丸清理机辊道送出抛丸清理机。
抛丸清理机抛丸时产生的粉尘经除尘管道、布袋式除尘器、离心通风机至烟囱排入大气。
经抛丸清理后的钢材，通过中间辊道被送至喷漆室。工件通过喷漆室时，上、下喷漆小车在导轨上开始作直线往复运动，高压自动喷枪同时自动喷涂，工件表面获得均匀的漆膜，漆膜厚度15～30um。
喷漆过程中产生的漆雾经地沟进入“漆雾处理室”集中净化。通过喷漆后表面获得漆膜的工件，由托辊输送入烘干室。工件进入温度为400C～600C的烘干室，漆膜经烘干后达到“指干”状态，由卸料辊道将工件送出，烘干室内挥发的有机废气和高浓度的有害气体，经活性炭吸附罐过滤后排放。
加工完成后的钢板，由行车吊离卸料辊道，入成品库存放。
2.生产工艺流程简图，见图1

图：1
（三）钢板表面预处理机组主要设备组成：
钢板表面预处理机组由输入辊道、上料辊道、抛丸清理机、中间辊道、喷漆机、烘干机、板链输送辊、卸料辊道及除尘系统、漆雾及有机废气处理系统等设备组成。
除尘系统采用一级除尘，含尘气流经除尘管道、布袋式除尘器、离心通风机至烟囱，除尘后排入大气。漆雾及有机废气处理系统漆雾及有机废气处理装置由漆雾净化机、活性炭吸附装置、通风机、管路等组成，漆雾与有机溶剂气体被多层纤维的过滤材料所拦截、吸收，达到净化后排放。
四、钢板预处理生产线实际生产指标及生产情况

江西新钢板材加工有限公司钢板预处理生产线2011年生产能力：
4000mm生产线加工能力：720万m2
3200mm生产线加工能力：600万m2
合计综合加工能力1320万m2，折合吨位：60万t/a。
钢板预处理每平方米市场经济效益约～6元人民币/m2（税后），年生产能力1320万m2，即年可产生经济效益7920万元，项目具有了良好的经济效益。
同时，本项目的投产，改善了新钢公司的产品结构，增强企业的竞争力，也解决了部分人员的就业问题，具有较好的社会效益。
五、结束语
新余钢铁有限责任公司和江西永峰工贸有限公司的领导洞察市场先机，利用自身企业的生产、技术优势，于2007年1月共同立项成立江西新钢板材加工有限公司，并已2007年9月1日顺利建成投产，通过实践证明江西新钢板材加工有限公司的成立是高瞻远瞩，投产几年来，已为新钢公司带来可观的经济效益。
[参考文献]
[1]曹京宜主编.涂装表面预处理技术与应用[M].化学工业出版社. 2004年10月出版.
[2]汪国平主编.船舶涂料及涂装技术[M.化学工业出版社.2006年11月出版.
（作者单位：西安建筑科技大学冶金工程学院）