Экологически протравленная поверхность ( EPS ) — это процесс, применяемый к горячекатаной листовой стали для удаления всех поверхностных оксидов ( окалины ) и очистки стальной поверхности. Сталь, прошедшая процесс EPS, приобретает высокую степень устойчивости к последующему образованию поверхностного оксида (ржавчины), если она не вступает в прямой контакт с влагой. EPS был разработан компанией The Material Works, Ltd., которая подала несколько патентных заявок, охватывающих этот процесс. Он в первую очередь предназначен для замены процесса кислотного травления , при котором стальная полоса погружается в растворы соляной и серной кислот для химического удаления оксидов.
Процесс EPS (см. Рисунок 2) начинается с горячекатаной стальной полосы в форме рулона. Эта сталь сматывается с разматывателя, затем проходит через машину, которая выполняет функции «окалиноломателя», «правильной машины» или и того, и другого. Эта машина (см. Рисунок 2) обрабатывает материал между наборами закаленных роликов. Это приводит к удалению кривизны полосы («набор рулонов») и разрыву внешних слоев прокатной окалины, которые покрывают стальную полосу.
После прохождения через машину «разрушителя/выравнивателя окалины» стальная полоса попадает в первую «камеру струйной очистки EPS». Струйная очистка — это процесс влажной абразивной обработки , который сочетает мелкозернистый металлический абразив с «жидкостью-носителем» (наиболее распространенной является вода). Эта смесь абразива и водной пульпы подается во вращающееся рабочее колесо, которое продвигает ее с высокой скоростью по очищаемому объекту (см. Рисунок 3). Струйная очистка — это метод удаления ржавчины/окалины, для струйной очистки и дробеструйной обработки. Чистящие средства могут быть введены в жидкость-носитель для уменьшения сажи и предотвращения ржавчины.
Ячейка для струйной обработки EPS состоит из восьми головок для выпуска пульпы, показанных на рисунке 3, — четыре для верхней поверхности и четыре для нижней поверхности полосы. Внутри ячейки для струйной обработки EPS струи воды очищают стальную полосу как от абразивных частиц, так и от смещенной прокатной окалины. Система производства EPS может использовать несколько ячеек для струйной обработки EPS, расположенных последовательно, так что стальная полоса переходит из одной ячейки в следующую, затем в следующую и т. д. Несколько ячеек увеличивают воздействие потоков струи пульпы на стальную полосу, тем самым позволяя полосе двигаться быстрее, но при этом достигать необходимого уровня удаления окалины. Скорость полосы и, следовательно, производительность системы увеличиваются примерно пропорционально количеству используемых ячеек для струйной обработки EPS.
Полоса выходит из последней дробеструйной камеры и сушится с помощью высокоскоростных воздуходувок. На этом этапе полоса проходит под камерой детектора оксидов в реальном времени, которая обеспечивает обратную связь с управлением линии, чтобы гарантировать полное удаление оксидов.
Для завершения процесса полоса может, по желанию, иметь масляную пленку или смазку, затем она отматывается. Следует отметить, что натяжение, создаваемое силой отматывающего устройства, протягивающего полосу через окалиноломатель/выравниватель, служит для выравнивания полосы, удаления изгиба, краевой волны и незначительных разрывов рулона. Кроме того, на рисунке 2 не показана система подачи/рециркуляции/фильтрации пульпы. Эта замкнутая система собирает жидкость-носитель, абразив и удаленную окалину, отфильтровывает удаленную окалину, другие загрязняющие вещества и «недомеренные» абразивные частицы и возвращает очищенную смесь пульпы обратно в камеры дробления.
Сталь, которая использует процесс EPS для удаления поверхностной окалины, мало чем отличается от стали, которая использует кислотное травление для удаления поверхностной окалины. "Последующие" промышленные процессы, такие как гальванизация , холодное обжатие и покраска стальной полосы, обработанной EPS, показывают, что она взаимозаменяема с кислотно-травленной стальной полосой. 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 визуальный вид. Сталь, прошедшая обработку EPS, имеет более однородный, 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 от прокатки и силиконовые полосы.
Еще одной областью различия между стальной полосой, обработанной EPS, и стальной полосой, протравленной кислотой, является стойкость к ржавчине. Обычная стальная полоса, протравленная кислотой, часто покрывается тонкой пленкой масла, которая служит барьером для контакта с кислородом, чтобы предотвратить ржавление. Сталь, обработанная EPS, по своей природе является ингибитором ржавчины и, следовательно, не нуждается в масле или другом покрытии для предотвращения ржавления. Во многих «нисходящих» процессах и процессах изготовления стали необходимо удалять масляное покрытие стали (или другие поверхностные загрязнители) в качестве предварительного этапа процесса. Использование стали, обработанной EPS, в этих процессах исключает необходимость в любом таком предварительном этапе «удаления масла», тем самым упрощая процесс.
Стойкость к ржавчине стальной полосы, обработанной EPS, превосходит стойкость стальной полосы, протравленной кислотой, в первую очередь потому, что кислотное травление налагает 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 стальная полоса тщательно промывается чистой водой после погружения в ванну с HCl, некоторое остаточное количество хлора (Cl) остается на поверхности полосы. Хлор очень легко реагирует с кислородом, образуя хлориды, поэтому свободный Cl действует как своего рода «магнит» для кислорода. Этот механизм делает сталь, протравленную кислотой, более склонной к захвату кислорода, тогда как при механическом травлении EPS сопоставимого механизма не существует.
В дополнение к свободному Cl, на поверхности стали, протравленной кислотой, в следовых количествах остаются соединения, известные как «хлоридные соли», даже после промывки. Хлористые соли быстро реагируют с влагой и ускоряют окисление железа на поверхности стали. Чтобы предотвратить окисление железа в полосе, протравленной кислотой, на поверхность наносится тонкая пленка масла, которая служит барьером между свободным Cl, хлоридными солями и кислородом. Для стали, обработанной EPS, такой защитный барьер не требуется, поскольку свободный Cl или хлоридные соли отсутствуют.
Однако в EPS-шламовой струйной жидкости используется добавка для уменьшения «грязи», которая в противном случае осталась бы на поверхности и придала бы матовый вид полосе, обработанной EPS. Эта добавка содержит ингибитор ржавчины, остаточное количество которого остается на поверхности даже после промывки. Считается, что присутствие ингибитора ржавчины повышает общую способность полосы, обработанной EPS, противостоять ржавчине. Было показано, что добавка не оказывает влияния на эксплуатационные характеристики краски.
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 эквивалентной производительности. 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:
Технология Eco Pickled Surface была протестирована и одобрена для использования в качестве замены кислотно-травленной стали автопроизводителями General Motors и Chrysler. [1] Процесс Eco Pickled Surface стал финалистом премии American Metal Market (AMM) Awards for Steel Excellence 2013 года. [2]