CN102896584A

CN102896584A - 一种混合射流清洗的工艺布置方法

Info

Publication number: CN102896584A
Application number: CN2011102157117A
Authority: CN
Inventors: 段明南; 羌菊兴
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2031-07-29
Also published as: CN102896584B

Abstract

一种混合射流清洗的工艺布置方法，采用若干不同粒度磨料的高压混合射流除鳞单元，按照金属板带的走带方向顺次排列，大粒度磨料的高压混合射流布置在金属板带的初始入口区域，其粒度为20目～60目，喷射压力15MPa～80MPa；中粒度磨料的高压混合射流布置在大粒度高压射流除鳞单元的下游，其粒度为40目～80目，喷射压力10MPa～60MPa；小粒度磨料高压混合射流除鳞单元布置在中粒度磨料射流的下游，其粒度为60目～120目，喷射压力10MPa～50MPa；金属板带经过上述射流除鳞单元实现金属板带正反面的除鳞；除鳞后的金属板带再经过高压纯水清洗单元、挤干单元及压缩空气吹扫单元完成金属板带清洗。本发明通过射流方式对冷态金属板带的两面实现完全鳞皮清除处理。

Description

一种混合射流清洗的工艺布置方法

技术领域

本发明属于冷态金属板带连续射流除鳞的技术领域，特别涉及一种混合射流清洗的工艺布置方法，主要用于实现对冷态金属板带的正反面进行连续性射流除鳞，以不同区域以不同粒度磨料进行对应喷射，确保射流除鳞后的金属板带的正反面无鳞皮残留、清除效率足够高的同时，确保正反面粗糙度可接搜，同时始终保持干燥、洁净的进入下一步工艺段。

背景技术

金属材料在热态轧制或热处理过程中会在表面形成一层由金属氧化物组成的致密覆盖物，俗称“鳞皮”，该鳞皮的存在对进一步加工处理会造成影响：一方面使材料的表面裂缝不易被提前发现，从而使加工出的成品存在质量问题；另一方面易将鳞皮压入金属表面，造成表面质量问题；此外，坚硬的氧化物的存在，会加速轧辊或拉拔机的磨损。因此进入冷轧机前的钢板表面鳞皮去除工序，称为冷轧产线上必备的工艺装备之一。

针对于表面鳞皮的影响，国内外生产企业均采用化学湿法进行清洗的加工方式来清除板带表面的附着鳞皮，对于钢板来说，其通常采用硫酸、盐酸及氢氟酸的强酸性溶液。这种化学湿法酸洗工艺的生产环境非常恶劣，且因为生产而产生的大量残酸必须进行循环再生处理，目前算再生工艺也必然产生对应的废气排放，其排放的废气中含有大量的酸性、腐蚀性成分，如HCL、SO₂等，直接污染大气。

基于此，为解决化学方法清洗说带来的严重环境污染问题，科研工作者进行了大量的研究，研制了多种技术和设备，以替代这种化学方法去除金属表面的鳞皮，如电解除鳞、电解研削除鳞、放电除鳞、电子束除鳞、激光除鳞、研磨除鳞、抛丸除鳞、反复弯曲除鳞以及上述不同方法组合的除鳞方法。这些方法在这些年的发展过程中，其中高压射流除鳞技术发展最快，其工业化进程也越发明显，然而这种射流方法因为特有的除鳞方式，造成此法除鳞后的鳞皮表面还存在如下主要问题：

1、表面有大量的液体残留，如水。

2、表面可能有硬物颗粒残留，如混合射流的磨料嵌入表面等。

为保证射流方式除鳞后的金属板带能顺利的进入下一步处理工艺环节，同时又不影响下一步工艺处理的效果，因此许多研发单位提出了一系列的针对性的解决措施，具体如下：

如利用混合射流清除合金棒的表面鳞皮，除鳞后的棒材表面其采用高压空气的吹扫方式来进行表面清除。这种方式采用单一粒度范围的颗粒物进行直接喷射除鳞，其处理速度与效率通常难以满足产线工艺要求的速度与表面质量；

还有同样利用混合射流清洗金属平面，其后处理方式为：利用抽真空的原理，对表面处理后的表面进行净化处理。然而这种方式同样存在以上的问题，不仅不能解决除鳞速度的问题，同时处理的稳定不高，容易造成某些表面没有清除干净的现象。

发明内容

本发明的目的是设计一种混合射流清洗的工艺布置方法，通过在不同区域采用不同的粒度磨料进行合理喷射，从而实现钢板表面鳞皮的逐次有效清除，确保这种方式除鳞后的钢板在其进入下一步处理段后完全不影响下一步的工艺处理效果。实现对射流除鳞后的金属板带的两面实现完全清扫处理。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种混合射流清洗的工艺布置方法，采用若干不同粒度磨料的高压混合射流除鳞单元，按照金属板带的走带方向顺次排列，其中，大粒度磨料的高压混合射流布置在金属板带的初始入口区域，其粒度为20目～60目，喷射压力15MPa～80MPa；中粒度磨料的高压混合射流布置在大粒度高压射流除鳞单元的下游，其粒度为40目～80目，喷射压力10MPa～60MPa；小粒度磨料的高压混合射流除鳞单元则布置在中粒度磨料射流的下游，其粒度为60目～120目，喷射压力10MPa～50MPa；金属板带经过上述射流除鳞单元，即实现金属板带正反面的除鳞；除鳞后的金属板带再经过至少一套高压纯水清洗单元、至少一套挤干单元以及至少一套压缩空气吹扫单元，至此完成金属板带的表面清洗；所述的射流除鳞单元包括，沿金属板带长度方向平行均布若干排喷嘴，每排中各喷嘴之间等距布置，前、后排喷嘴沿金属板带宽度方向错位排列，形成一喷嘴矩阵；各喷嘴均垂直于金属板带的运行方向，喷嘴距离金属板带表面的垂直距离相等；同排内相邻喷嘴的射流不发生相互干涉。

进一步，金属板带包括钢板、铝板、或钛板。

所述的射流除鳞单元的喷射的射流中均含有两种介质，一种介质为水，另外一种介质为磨料即砂状硬物颗粒。

所述的射流中砂状硬物颗粒与水的体积混合比在0.5～50％范围。

所述的砂状硬物颗粒包括天然的刚玉类磨料、碳化物磨料、金属加工丸。

所述的刚玉类磨料包括棕刚玉、白刚玉、或单晶刚玉；碳化物磨料包括黑碳化硅、绿碳化硅、或碳化硼；金属加工丸包括钢丸、钢丝切丸。

所述的水为：温度在100℃以下、PH值在6.5～9、颗粒物含量低于50mg/L、硬物颗粒物的最大粒度为120目；

所述高压水冲洗单元的水喷射压力范围在0.1MPa～30MPa之间。

所述压缩空气喷射单元喷射的空气压力范围在0.01MPa～10MPa之间。

冷轧金属板带通过辊道运行先至含有大粒度硬物颗粒的混合射流，喷嘴矩阵通过合理的错位排布，实现对金属板带表面喷射强度的均匀分布，如此金属板带的表面实现了鳞皮的初步剥离与松脱；金属板带顺次经过中粒度磨料射流除鳞单元，对金属板带表面进行再度的喷射，金属板带表面原始的剥离纹路、开裂缝隙进一步拓展，造成表面鳞皮大部分被有效清除；金属板带在完成中粒度磨料的射流除鳞单元除鳞之后，其表面可能还存在少量的鳞皮残留，如此金属板带再进入小粒度磨料射流除鳞单元，完成其最后一步射流除鳞。其磨料的粒度范围较之前2个除鳞单元与除鳞单元更细小，通过更加细小磨料的高压射流处理，金属板带的上下表面粗糙度进一步降低，同时表面仅存留的鳞皮也得到有效清除。

金属板带在完成所有除鳞单元之后，立刻进入高压水清洗段，清洗段内部按照一定规律排布喷嘴进行高压纯水喷射，实现对金属板带上下宽面进行具有显著方向性的吹扫，其目的是扫除金属板带上下表面的浮动式残留鳞皮与砂粒，实现表面颗粒物的清除；

如此，金属板带从清洗段出来后，立刻进入挤干辊与高压空气吹扫段，通过挤干与吹哨，实现金属板带的上下宽面不残留任何显著的水渍，实现干燥、吹扫的目的。

本发明的有益效果

本发明清扫技术是对待除鳞的金属板面先采用大颗粒度磨料的混合射流进行首次除鳞，然后用一般粒度磨料的混合射流进行第二次清除，然而采用最细细小粒度磨料的高压混合射流进行除鳞，如此，通过合理的布置磨料粒度与喷射压力，实现金属板带正反面的有效除鳞，除鳞后的金属板面在通过高压水冲洗与压缩空气干燥吹扫，实现最终的金属板面干燥、洁净。这种工艺布置方式能有效提高射流除鳞效率与除鳞后的表面洁净程度，确保金属板带能顺利进入下一步工艺环节而不影响下一步的工艺处理质量。

本发明除鳞工艺布置方式，其主要目的是用于替代现有的金属板带冷态连续除鳞酸洗机组，以满足现代连续式冷态金属板带高速、连续性特征，不影响产线的原有产能。

附图说明

图1为本发明混合射流对金属板带进行除鳞与后处理的工艺布置图。

图2为本发明混合射流对金属板带进行除鳞与后处理的俯视工艺布置图。

具体实施方式

参见图1、图2，本发明的混合射流清洗的工艺布置方法，采用若干不同粒度磨料的高压混合射流除鳞单元2、3、4，按照金属板带1的走带方向顺次排列，其中，大粒度磨料的高压混合射流布置在金属板带的初始入口区域，其粒度为20目～60目，喷射压力15MPa～80MPa；中粒度磨料的高压混合射流布置在大粒度高压射流除鳞单元的下游，其粒度为40目～80目，喷射压力10MPa～60MPa；小粒度磨料的高压混合射流除鳞单元则布置在中粒度磨料射流的下游，其粒度为60目～120目，喷射压力10MPa～50MPa；金属板带经过上述射流除鳞单元，即实现金属板带正反面的除鳞；除鳞后的金属板带1再经过一套高压纯水清洗单元5、一套挤干单元6以及一套压缩空气吹扫单元7，至此完成金属板带1清洗；所述的射流除鳞单元包括，沿金属板带长度方向平行均布若干排喷嘴，每排中各喷嘴之间等距布置，前、后排喷嘴沿金属板带宽度方向错位排列，形成一喷嘴矩阵；各喷嘴均垂直于金属板带的运行方向，喷嘴距离金属板带表面的垂直距离相等；同排内相邻喷嘴的射流不发生相互干涉。

除鳞后金属板带采用高压纯水冲洗、挤干，而后再加上烘干，利用高压纯水进行板面的持续清洗喷射，实现除鳞后金属板带板面的连续清洗，再利用压缩空气快速吹扫作用，实现对板面的液态水残留、混合物残留等进行快速吹扫、干燥，确保金属板带表面干燥、洁净。

其中，金属板带包括钢板、铝板、或钛板。

所述高压水冲洗单元的水喷射压力范围在0.1MPa～30MPa之间。

下面以冷态钢板的连续性除鳞为实施例，具体如下：

钢坯经过热轧机分卷轧制后卷曲，然后再进入冷轧机之前需要进行个连续除鳞，此时钢板在产线前置设备的作用下实现了头尾焊接的连续化处理，即钢板在进入射流除鳞单元2、3、4之前变为一个无限长度的连续化金属板带1，其温度不高于200℃，在产线前后机组张力的作用下沿着辊道运行至射流除鳞单元2、3、4处；

首先，射流除鳞单元2内的混合喷嘴开始喷射压力为50MPa、含有体积比约为15％的40目石榴石的混合射流，射流除鳞单元2通过合理的喷嘴排布实现对金属板带1喷射强度的均匀分布，如此金属板带1的表面实现了鳞皮的均匀剥离、松脱；

而后，紧跟着金属板带1进入射流除鳞单元3，射流除鳞单元3喷射压力为45MPa，其射流含有体积比约为15％的80目石榴石的混合射流，用于对表面鳞皮已经剥离、松脱的金属板带1的表面进行第二次高压冲刷，实现快速的鳞皮去除；

如此除鳞后的金属板带1顺次进入射流除鳞单元4，射流除鳞单元4中喷射压力为30MPa，其射流中含有体积比约为15％的120目石榴石，通过细小颗粒物的高压射流，实现对金属板带1表面的最终新貌定型，降低表面因大颗粒除鳞造成的表面粗糙度过高的缺陷。

如此，金属板带1在进入高压水冲洗段5、挤干单元6以及空气吹扫段7，其中，高压水冲洗段5的喷射压力约为5MPa，空气吹扫单元7的空气喷射压力为0.5MPa，如此处理后的金属板带1表面不会残留任何显著的水渍。

如此，即实现了对冷态金属板带1表面鳞皮的连续清除的同时，还进行了连续的清扫处理，使得金属板带1表面无鳞皮残留、粗糙度合理的同时还保持干净与清洁，确保其进入下一个工艺段时不影响下一个工艺段的处理效果，如轧制、涂镀等。

本发明充分利用高压射流除鳞效果与不同粒度磨料的综合效果，结合高压纯水、压缩空气的吹扫作用，实现了对冷态金属板面鳞皮的一次完全、连续、高效的除鳞处理。由于本发明所采用技术已经成熟，可以实施，推广应用完全可行。另一方面，本发明能很好的适应对冶金生产的环保要求，提高冶金企业的节能减排的能力。因此，本发明在冷轧生产领域具有广阔的应用前景。

Claims

1.一种混合射流清洗的工艺布置方法，采用若干不同粒度磨料的高压混合射流除鳞单元，按照金属板带的走带方向顺次排列，其中，大粒度磨料的高压混合射流布置在金属板带的初始入口区域，其粒度为20目～60目，喷射压力15MPa～80MPa；中粒度磨料的高压混合射流布置在大粒度高压射流除鳞单元的下游，其粒度为40目～80目，喷射压力10MPa～60MPa；小粒度磨料的高压混合射流除鳞单元则布置在中粒度磨料射流的下游，其粒度为60目～120目，喷射压力10MPa～50MPa；金属板带经过上述射流除鳞单元，即实现金属板带正反面的除鳞；除鳞后的金属板带再经过至少一套高压纯水清洗单元、至少一套挤干单元以及至少一套压缩空气吹扫单元，至此完成金属板带的表面清洗；

所述的射流除鳞单元包括，沿金属板带长度方向平行均布若干排喷嘴，每排中各喷嘴之间等距布置，前、后排喷嘴沿金属板带宽度方向错位排列，形成一喷嘴矩阵；各喷嘴均垂直于金属板带的运行方向，喷嘴距离金属板带表面的垂直距离相等；同排内相邻喷嘴的射流不发生相互干涉。

2.如权利要求1所述的混合射流清洗的工艺布置方法，其特征在于：金属板带包括钢板、铝板、或钛板。

3.如权利要求1所述的混合射流清洗的工艺布置方法，其特征在于：所述的射流除鳞单元的喷射的射流中均含有两种介质，一种介质为水，另外一种介质为磨料即砂状硬物颗粒。

4.如权利要求3所述的混合射流清洗的工艺布置方法，其特征在于：所述的射流中砂状硬物颗粒与水的体积混合比在0.5～50％范围。

5.如权利要求3所述的混合射流清洗的工艺布置方法，其特征在于：所述的砂状硬物颗粒包括天然的刚玉类磨料、碳化物磨料、金属加工丸。

6.如权利要求5所述的混合射流清洗的工艺布置方法，其特征在于：所述的刚玉类磨料包括棕刚玉、白刚玉、或单晶刚玉；碳化物磨料包括黑碳化硅、绿碳化硅、或碳化硼；金属加工丸包括钢丸、钢丝切丸。

7.如权利要求3所述的混合射流清洗的工艺布置方法，其特征在于：所述的水为：温度在100℃以下、PH值在6.5～9、颗粒物含量低于50mg/L、硬物颗粒物的最大粒度为120目；

8.如权利要求1所述的混合射流清洗的工艺布置方法，其特征在于：所述高压水冲洗单元的水喷射压力范围在0.1MPa～30MPa之间。

9.如权利要求1所述的混合射流清洗的工艺布置方法，其特征在于：所述压缩空气喷射单元喷射的空气压力范围在0.01MPa～10MPa之间。