CN102756003A - 一种冷态金属件表面射流连续除鳞系统 - Google Patents

Abstract

一种冷态金属件表面射流连续除鳞系统，包括，一个水箱；预压砂罐，通过管道及增压装置连接水箱；预压砂罐出口处设置砂水混合器；一套用于直接除鳞的喷射系统，进口通过管路连接砂水混合器；一套收集除鳞后各类混合物的收集池，设于喷射系统下方；沉淀池，通过管道连接收集池底部；过滤筛分器，通过管道连接沉淀池底部，过滤筛分器底部设排出口及控制阀；混砂池，通过管道连接过滤筛分器上部，混砂池通过管道连接一存储砂粒的砂箱，并通过砂浆管路及砂浆泵连接至预压砂罐。本发明不仅能实现高效连续的表面鳞皮清除，同时充分利用前混合射流的清洗技术、混合物的过滤回收技术、振动筛分技术等实现对整个系统各类介质的良好循环再利用。

Description

一种冷态金属件表面射流连续除鳞系统

技术领域

本发明涉及金属表面除鳞技术领域，特别涉及一种冷态金属件表面射流连续除鳞系统，主要用于实现对冷态金属加工件的表面进行全连续化的除鳞处理，通过对射流除鳞后的废弃物的回收、过滤、再循环，实现除鳞工序的完全连续，以此可完全替代现有的化学湿法酸洗线，直接提高金属加工产线的表面除鳞工艺灵活性、产能，并直接提高这类金属表面除鳞产线的清洁环保指标。

背景技术

钢材、合金等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，国内外钢板冷轧产线均采用酸洗槽的加工方式来清除钢板表面鳞皮，如目前普遍采用硫酸、盐酸及氢氟酸的酸洗溶液，通过酸槽内部的化学反应溶解金属表面的氧化物(俗称“除鳞”)及其他附作物，因此目前最为主流的冷轧产线都带有酸洗工艺环节，因此连续冷轧产线也称为酸轧线。酸轧线中的酸洗除鳞工艺段产生的酸雾对周边环境产生严重的污染，这对生产设施防腐要求高；同时其排放的酸液处理成本较高，酸再生过程中会产生大量的污水，直接对环境造成严重污染；另外，采用酸洗除鳞容易造成除鳞不均匀，且金属损失大。为了解决酸洗引起的环境污染问题，科研工作者进行了大量的研究，研制了多种技术和设备，以替代酸洗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，但是所有这些新方法或工艺都无法替代现有冷轧产线上的连续酸洗槽。

现有技术中如日本专利JP06108277A公开了在连续冷轧线上采用喷酸与刷辊组合使用的除鳞工艺，利用这种组合方式代替现有的酸洗槽工艺。因为该方式仍然要大量的使用酸液，同时对喷酸的喷嘴等要求十分严格，因此存在冷轧产线的污染问题。

美国专利US5388602高压水射流清洗装置主要针对各种不同的连铸坯进行除鳞，无法满足冷轧的要求；日本专利JP05092231A、JP09085329A以及JP2002102915等，其采用高压水射流除鳞的运用场合仅为热态钢坯或锻造期间的锻造坯。

发明内容

本发明的目的是设计一种冷态金属件表面射流连续除鳞系统，能实现对冷态金属制品的表面进行连续除鳞，不仅能实现高效连续的表面鳞皮清除，同时充分利用前混合射流的清洗技术、混合物的过滤回收技术、振动筛分技术等实现对整个系统各类介质的良好循环再利用，本发明不仅显著提高整个射流除鳞系统的能介利用效率，同时极大降低了传统除鳞工艺的环保排放指标，对生产企业具有良好的使用价值。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种冷态金属件表面射流连续除鳞系统，包括，一个水箱；预压砂罐，通过管道及一增压装置连接所述水箱；预压砂罐出口处设置砂水混合器；一套用于直接除鳞的喷射系统，其进口通过管路连接砂水混合器；一套收集除鳞后各类混合物的收集池，设置于喷射系统下方；沉淀池，通过管道连接收集池底部；过滤筛分器，通过管道连接沉淀池底部，过滤筛分器底部设排出口及相应的控制阀；混砂池，其通过管道连接所述过滤筛分器上部，混砂池通过管道连接一存储砂粒的砂箱，并通过一砂浆管路及砂浆泵连接至预压砂罐。

进一步，还包括一过滤器，其通过管路连接于过滤筛分器上部，并通过回流管路连接至水箱。

所述砂箱内的砂粒为硬质颗粒，如天然的刚玉类磨料、碳化物磨料、金属加工丸。

所述天然的刚玉类磨料如棕刚玉、白刚玉、或单晶刚玉；所述碳化物磨料如黑碳化硅、绿碳化硅、碳化硼；金属加工丸如钢丸、或钢丝切丸。

所述砂粒粒度在20目～200目。

另外，本发明所述增压装置为三柱塞式增压泵、离心式增压泵或往复式增压泵。

在进行喷射除鳞前，砂箱中装填足够的砂粒，并打开底下的砂阀，将大量的砂粒流入混砂池中，此时混砂池将砂粒与水进行一定浓度下的混合后，再打开砂浆泵，砂浆泵将混合后的高浓度砂浆通过砂浆管路直接泵入预压砂罐中，当预压砂罐中的砂量存储到位后，停止泵入砂浆并陆续关闭砂浆入口阀门；打开增压装置与管路阀门，让预压砂罐中的压力迅速上升至预定的压力标准后，关闭阀门进行保压；此时打开外界水源阀门向水箱内持续供水，直到水箱内的水位达标后，打开增压装置将水的压力由原来的常压状态迅速提升至预定的高压力水平，通过打开高压管路阀门22后，高压水直接进入砂水混合器；打开预压砂罐，罐中的高浓度砂浆通过混合器与高压水进行混合，并随高压水一并流入悬浮液管路，悬浮液管路将这种带有一定质量比浓度的砂水混合物传递至喷射系统喷嘴后，喷嘴将此混合射流向冷态金属件表面进行喷射；射流向冷态金属件的表面喷射后，其射流本身会流入收集池中，同时利用其物理力学能力将冷态金属件表面的鳞皮也一并冲入收集池中，如此即实现了对靶物表面鳞皮的清除；

此时收集池中的混合介质在重力作用下或其他外力作用下通过管路抵达沉淀池，沉淀池对混合介质进行初步的沉淀分离，其中密度大的颗粒物会自动下沉进入底部，因此沉淀池尾部的三层通常是含有颗粒物极少的水，这部分水会通过溢流的方式进入过滤器，过滤器将这部分水进行净化处理，主要是清除水中的颗粒物与油污，而后通过回流管路直接回流入原来的水池；沉淀在底部的硬物颗粒与鳞皮的混合物直接通过泥浆泵抽吸进入过滤筛分器，过滤筛分器将这种复杂混合物进行粒度选型，其中粒度超过标准范围的颗粒物通过排废管道自动排出，筛分合格的砂浆通过管路进入混砂池，实现砂浆的循环再利用。

本发明相对现有技术的优点：

1、本发明的连续式射流除鳞工艺，是通过一种前混合射流对金属制品表面的鳞皮进行清除，清除过程中不产生环境污染的有害物质，具有良好的环保特性。

2、本发明的连续式射流除鳞工艺，因为其间对所有介质均进行了全部的回收、过滤、再利用处理，因此其具有良好的经济效益，日常使用成本低。

3、采用射流除鳞方式直接代替现有的湿法化学除鳞，其具有处理工艺段短的优势，能显著降低生产工艺线上除鳞段的工艺长度，减少占地。

附图说明

图1为本发明一实施例的工艺布置图。

具体实施方式

参见图1，本发明的冷态金属件表面射流连续除鳞系统，包括，一个水箱1；预压砂罐2，通过管道12、控制阀13、24及一增压装置3连接所述水箱1；预压砂罐2出口处设置砂水混合器4；一套用于除鳞的喷射系统5，其进口通过管路14连接砂水混合器4；一套收集除鳞后各类混合物的收集池6，设置于喷射系统5下方；沉淀池7，通过管道15连接收集池6底部；过滤筛分器8，通过管道16连接沉淀池7底部，过滤筛分器8底部设排出口及相应的控制阀81；混砂池9，其通过管道17连接所述过滤筛分器8上部，混砂池9通过管道及控制阀18连接一存储砂粒19的砂箱10，并通过一砂浆管路20、入口阀门25及砂浆泵21连接至预压砂罐2。

进一步，还包括一过滤器11，其通过管路22连接于过滤筛分器8上部，并通过回流管路23连接至水箱1。

在砂箱中装填足够的砂粒--棕刚玉，其颗粒度在80目水平，打开砂箱底下的控制阀，将大量的棕刚玉流入混砂池中，此时混砂池将砂粒与水进行一定浓度下的混合后，通过砂浆泵将混合后的质量比浓度高于50％的砂浆泵入预压砂罐中，装入量达标后即停止砂浆泵并陆续关闭砂浆入口阀门25。

打开增压装置--三柱塞泵与管路控制阀门，让预压砂罐中的压力迅速上升至22MPa的水平后关闭阀门进行保压。

此时打开外界水源阀门26向水箱内持续供水，直到水箱内的水位达到预定容量后，打开三柱塞增压泵将水的压力由原来的常压状态迅速提升至20MPa的压力，并通过高压管路阀门直接进入砂水混合器。

打开预压砂罐，砂罐中沉入底部的高浓度砂浆通过砂水混合器与高压水进行混合，其固液质量混合比约为15％，该混合物流入管路并最终传递至喷射系统5喷嘴，而后形成射流向冷态金属件表面27进行喷射，实现鳞皮清除。

射流清除后的混合物全部集中于收集池，此种的混合介质在重力作用下或其他外力作用下通过管路抵达沉淀池，沉淀池对混合介质进行初步的沉淀分离，其中密度大的颗粒物，如鳞皮、棕刚玉等会自动下沉进入底部，因此沉淀池尾部的三层通常是含有颗粒物极少的水，这部分水会通过溢流的方式进入过滤器，过滤器将这部分水进行净化处理，主要是清除水中的颗粒物与油污，而后通过回流管路直接回流入原来的水箱；沉淀在底部的硬物颗粒与鳞皮的混合物直接通过泥浆泵抽吸进入过滤筛分器，过滤筛分器将这种复杂混合物进行粒度选型，其中粒度超过标准范围的颗粒物通过排废管道自动排出，筛分合格的砂浆通过管路进入混砂池，实现砂浆的循环再利用。

本发明充分利用高压射流、回收过滤的综合处理技术，实现了连续射流除鳞的同时，还确保了所有介质的回收再利用，具有良好的使用前景。

Claims (6)

1.一种冷态金属件表面射流连续除鳞系统，包括，

一个水箱；

预压砂罐，通过管道及一增压装置连接所述水箱；预压砂罐出口处设置砂水混合器；

一套用于直接除鳞的喷射系统，其进口通过管路连接砂水混合器；

一套收集除鳞后各类混合物的收集池，设置于喷射系统下方；

沉淀池，通过管道连接收集池底部；

过滤筛分器，通过管道连接沉淀池底部，过滤筛分器底部设排出口及相应的控制阀；

混砂池，其通过管道连接所述过滤筛分器上部，混砂池通过管道连接一存储砂粒的砂箱，并通过一砂浆管路及砂浆泵连接至预压砂罐。

2.如权利要求1所述的冷态金属件表面射流连续除鳞系统，其特征是，还包括一过滤器，其通过管路连接于过滤筛分器上部，并通过回流管路连接至水箱。

3.如权利要求1所述的冷态金属件表面射流连续除鳞系统，其特征是，所述砂箱内的砂粒为硬质颗粒，包括天然的刚玉类磨料、碳化物磨料、或金属加工丸。

4.如权利要求3所述的冷态金属件表面射流连续除鳞系统，其特征是，所述天然的刚玉类磨料如棕刚玉、白刚玉、或单晶刚玉；所述碳化物磨料如黑碳化硅、绿碳化硅、碳化硼；金属加工丸如钢丸、或钢丝切丸。

5.如权利要求1或3所述的冷态金属件表面射流连续除鳞系统，其特征是，所述砂粒粒度在20目～200目。

6.如权利要求1所述的冷态金属件表面射流连续除鳞系统，其特征是，所述增压装置为三柱塞式增压泵、离心式增压泵或往复式增压泵。