CN104999183A - 一种钢板表面氧化层的激光清除装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钢板表面氧化层的激光清除装置，其包括用于水平放置钢板且能够驱动钢板沿着前后方向移动的承载***；能够发出水平激光束的激光器；用于将水平激光束进行分束且向下反射的多个分光镜；与多个分光镜一一对应并将反射光进行聚集后散射在钢板表面的除锈头；用于将清除后氧化层收集的除尘***和向清除后的钢板表面导入惰性气体的保护***；以及分别用于控制承载***、激光器、除尘***、保护***工作的中央控制***，其中多个除锈头沿着钢板左右方向阵列式分布，使得钢板在移动过程整个表面均被多个除锈头散射的激光覆盖。本发明利用激光的高能量把金属表面的氧化层气化或者烧蚀离散化剥离，是一种非接触性、安全环保的清除方法。

Description

一种钢板表面氧化层的激光清除装置及方法
技术领域
本发明涉及一种钢板表面氧化层的清除装置，特别涉及一种钢板表面氧化层的激光清除装置。同时，本发明还涉及一种采用该激光清除装置对钢板表面的氧化层进行清除的方法。
背景技术
冷轧处理是钢材工业应用的一个重要工序，在进行冷轧之前需要对其表面的氧化层进行清除。目前最常用的方式是酸洗，利用酸类化学试剂与氧化层反应完成清除。然而处理后的酸性废液很难处理，对生态环境造成破坏，而且酸洗过程容易对操作人员的身体造成伤害。
随着国家对企业生产环保要求的不断提高，以及企业生产观念的不断改变，亟需一种高效绿色的清除方法取代传统清除方法，来提高企业的综合竞争力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种钢板表面氧化层的激光清除装置。
同时，本发明还提供一种采用该激光清除装置对热轧钢板表面的氧化层进行清除的方法。
为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：
一种钢板表面氧化层的激光清除装置，其包括用于水平放置钢板且能够驱动钢板沿着前后方向移动的承载***；能够发出水平激光束的激光器；用于将水平激光束进行分束且向下反射的多个分光镜；与多个分光镜一一对应并将反射光进行聚集后散射在钢板表面的除锈头；用于将清除后氧化层收集的除尘***和向清除后的钢板表面导入惰性气体的保护***；以及分别用于控制承载***、激光器、除尘***、保护***工作的中央控制***，其中多个除锈头沿着钢板左右方向阵列式分布，使得钢板在移动过程整个表面均被多个除锈头散射的激光覆盖。
优选地，承载***包括多根沿着钢板的左右方向水平设置的输送辊，以及分别驱动输送辊绕自身轴心线转动的驱动机构，其中驱动机构与中央控制***相连通。
具体的，多根输送辊沿着钢板的前后方向均匀分布。
根据本发明的一个具体实施和优选方面，除锈头包括位于上方首先接收反射激光的正柱透镜、位于出光口的负柱透镜，正柱透镜在前，用于圆形光斑的准直和单向压缩，形成椭圆光斑，负柱透镜在后，用于线性光斑的生成，且二者是正交放置。
优选地，两个除锈头之间的垂直距离为线性光斑的长度。
进一步的，除锈头距钢板的垂直距离为线性光斑的焦距，且该焦距可调节设置。
根据本发明的又一个具体实施和优选方面，激光器为KW级激光器。至少在2KW以上，激光器的类型为光纤激光器、碟片激光器、半导体激光器、CO2激光器中的一种，且出光的模式包括连续和脉冲。当脉冲出光时，激光器的调制频率一般应大于2KHz。
此外，除尘***和保护***均位于钢板的上方，且相对应的分布在钢板的两侧。便于及时清除和收集自钢板表面脱落的氧化层、以及通过惰性气体对清除后的钢板表面进行保护，提高品质。
本发明采取又一技术方案：一种钢板表面氧化层的激光清除方法，该方法采用了上述的激光清除装置，由中央控制***统一控制，在钢板沿着前后方向的横移时，位于钢板上方的多个除锈头散发出的激光能够将钢板的表面覆盖，从而进行钢板大幅面的除去氧化层。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明利用激光的高能量把金属表面的氧化层气化或者烧蚀离散化剥离，达到去除氧化层的目的，是一种非接触性、安全环保的清除方法，操作简单，实施方便，且成本低。
附图说明
下面结合附图和具体的实施例，对本发明做进一步详细的说明：
图1为本发明的激光清除装置的结构示意图；
图2为图1中除锈头的结构示意图；
其中：1、钢板；2、承载***；20、输送辊；3、激光器；30、激光束；4、分光镜；5、除锈头（线性光斑清除头）；50、正柱透镜；51、负柱透镜；6、除尘***；7、保护***（惰性气体）；8、中央控制***。
具体实施方式
如图1和图2所示，按照本实施例的一种钢板表面氧化层的激光清除装置，其包括用于水平放置钢板1且能够驱动钢板1沿着前后方向移动的承载***2；能够发出水平激光束30的激光器3；用于将激光束30进行分束且向下反射的多个分光镜4；与多个分光镜4一一对应并将反射光进行聚集后散射在钢板1表面的除锈头5；用于将清除后氧化层收集的除尘***6和向清除后的钢板1表面导入惰性气体的保护***7；以及分别用于控制承载***2、激光器3、除尘***6、保护***7工作的中央控制***8，其中多个除锈头5沿着钢板1左右方向阵列式分布，使得钢板1在移动过程整个表面均被多个除锈头5散射的激光覆盖。
具体的，钢板1常见的热轧板，承载***2包括多根沿着钢板1的左右方向水平设置的输送辊20，以及分别驱动输送辊20绕自身轴心线转动的驱动机构（图中未显示），其中驱动机构与中央控制***8相连通。
进一步的，多根输送辊20沿着钢板1的前后方向均匀分布。
具体的，除锈头5包括位于上方首先接收反射激光的正柱透镜50、位于出光口的负柱透镜51，正柱透镜50在前，用于圆形光斑的准直和单向压缩，形成椭圆光斑，负柱透镜51在后，用于线性光斑的生成，且二者是正交放置（可参见图2）。
进一步的，两个除锈头5之间的垂直距离为线性光斑的长度(L)，除锈头5距钢板1的垂直距离为线性光斑的焦距，且该焦距可调节设置。
激光器3为KW级激光器。至少在2KW以上，激光器3的类型为光纤激光器、碟片激光器、半导体激光器、CO2激光器中的一种，且出光的模式包括连续和脉冲。当脉冲出光时，激光器的调制频率一般应大于2KHz。
除尘***6和保护***7均位于钢板1的上方，且相对应的分布在钢板1的两侧。便于及时清除和收集自钢板表面脱落的氧化层、以及通过惰性气体对清除后的钢板表面进行保护，提高品质。
具体实施过程如下：
激光器3选用5kw光纤激光器，激光器3的出光参数（功率、频率、占空比等）和输送辊20的转动速度通过中央控制***8设定，然后开启激光器3，使得激光束30通过分光镜4进入每个线性光斑除锈头5，接着开启承载***2、保护***7和除尘***6，在钢板1沿着前后方向的横移时，位于钢板1上方的多个除锈头5散发出的激光能够将钢板1的表面覆盖，从而进行钢板1大幅面的除去氧化层。
综上所述，激光除锈技术是利用激光的高能量把金属表面的氧化层气化或者烧蚀离散化剥离，达到去除氧化层的目的，是一种非接触性、安全环保的清除方法，去除效率高，操作简单，实施方便，且成本低。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1. 一种钢板表面氧化层的激光清除装置，其特征在于：所述激光清除装置包括用于水平放置钢板且能够驱动所述钢板沿着前后方向移动的承载***；能够发出水平激光束的激光器；用于将所述水平激光束进行分束且向下反射的多个分光镜；与所述多个分光镜一一对应并将反射光进行聚集后散射在钢板表面的除锈头；用于将清除后氧化层收集的除尘***和向清除后的钢板表面导入惰性气体的保护***；以及分别用于控制所述承载***、激光器、除尘***、保护***工作的中央控制***，其中多个所述除锈头沿着所述钢板左右方向阵列式分布，使得钢板在移动过程整个表面均被多个所述除锈头散射的激光覆盖。
2. 根据权利要求1所述钢板表面氧化层的激光清除装置，其特征在于：所述的承载***包括多根沿着所述钢板的左右方向水平设置的输送辊，以及分别驱动所述输送辊绕自身轴心线转动的驱动机构，其中所述的驱动机构与所述中央控制***相连通。
3. 根据权利要求2所述的钢板表面氧化层的激光清除装置，其特征在于：多根所述的输送辊沿着所述钢板的前后方向均匀分布。
4. 根据权利要求1所述的钢板表面氧化层的激光清除装置，其特征在于：所述的除锈头包括位于上方首先接收反射激光的正柱透镜、位于出光口的负柱透镜，所述的正柱透镜在前，用于圆形光斑的准直和单向压缩，形成椭圆光斑，所述负柱透镜在后，用于线性光斑的生成，且二者是正交放置。
5. 根据权利要求4所述的钢板表面氧化层的激光清除装置，其特征在于：两个所述除锈头之间的垂直距离为线性光斑的长度。
6. 根据权利要求5所述的钢板表面氧化层的激光清除装置，其特征在于：所述除锈头与所述钢板的垂直距离为线性光斑的焦距，且该焦距可调节设置。
7. 根据权利要求1所述的钢板表面氧化层的激光清除装置，其特征在于：所述的激光器为KW级激光器。
8. 根据权利要求1所述的钢板表面氧化层的激光清除装置，其特征在于：所述的激光器的类型为光纤激光器、碟片激光器、半导体激光器、CO2激光器中的一种，且出光的模式包括连续和脉冲。
9. 根据权利要求1所述的钢板表面氧化层的激光清除装置，其特征在于：所述的除尘***和所述保护***均位于所述钢板的上方，且相对应的分布在所述钢板的两侧。
10. 一种钢板表面氧化层的激光清除方法，其特征在于：该方法采用了权利要求1-9中任一项所述的激光清除装置，由所述中央控制***统一控制，在所述钢板沿着前后方向的横移时，位于钢板上方的多个除锈头散发出的激光能够将钢板的表面覆盖，从而进行钢板大幅面的除去氧化层。
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