CN103071687A

CN103071687A - 一种混合射流清洗的工艺及工艺布置

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Publication number: CN103071687A
Application number: CN2013100395497A
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: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2033-01-31
Also published as: CN103071687B

Abstract

一种混合射流清洗的工艺及工艺布置，包括如下步骤：1)金属板带至第一射流除鳞单元，对金属板带的表面喷射含有硬物颗粒的混合射流；2)金属板带经纯水冲洗喷嘴的纯水射流实现表面的颗粒物与鳞皮冲洗，实现金属板带表面仅残留有水渍；3)金属板带顺次进入第二射流除鳞单元，对金属板带的表面喷射含有磨料颗粒的混合射流，实现金属板带表面残留的鳞皮进行第二次有效清洗；4)金属板带通过冲洗单元冲洗，确保表面仅残留有水渍，无颗粒与鳞皮残留；5)金属板带顺次进入挤干单元与高压空气吹扫段。本发明能实现对射流除鳞后的金属板带两面实现完全清扫，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。

Description

一种混合射流清洗的工艺及工艺布置

技术领域

本发明涉及冷态金属板带表面处理技术，特别涉及一种混合射流清洗的工艺及工艺布置。

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：

湖南有色金属重型机械有限公司就曾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；

德国Airmatic公司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。

还有如日本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，日本JP55034688A公开了一种联合PV轧制破鳞-混合磨料高压射流除鳞方式，日本JP57142710A、JP57068217A、日本JP59097711A等，上述专利均没有提出一种有效处理射流除鳞后的板面技术。

发明内容

本发明的目的是设计一种混合射流清洗的工艺及工艺布置，能实现对射流除鳞后的金属板带的两面实现完全清扫处理的技术，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。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

本发明清扫工艺对待除鳞的金属板带先采用第一种磨料的混合射流进行首次除鳞，然后用第二种磨料的混合射流进行第二次清除，如此，通过合理的布置磨料种类、粒度及喷射压力，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。

具体地，本发明的一种混合射流清洗的工艺，包括如下步骤：

1)温度不高于200℃的金属板带通过辊道运行至第一射流除鳞单元，单元内的混合喷嘴矩阵对金属板带的表面喷射含有硬物颗粒的混合射流，实现鳞皮的初步剥离与松脱，其中，所述混合射流喷射压力30MPa～60MPa，硬物颗粒与水的体积混合比在0.5～50％；硬物颗粒粒度为20目～40目；

2)金属板带经纯水冲洗喷嘴的纯水射流实现表面的颗粒物与鳞皮冲洗，实现金属板带表面仅残留有水渍，无硬物颗粒残留，但板带表面存在较高的表面粗糙度与一定程度的鳞皮残留，其粗糙度Ra≥6μm；

3)金属板带顺次进入第二射流除鳞单元，对金属板带的表面喷射含有硬物颗粒的混合射流，实现金属板带表面残留的鳞皮进行第二次有效清洗，确保除鳞的板面表面固有的鳞皮残留率更低或无任何鳞皮残留，满足最终的除鳞工艺要求指标，并使金属板带表面粗糙度Ra≤5μm；所述喷嘴射流喷射压力为20MPa～50MPa，硬物颗粒粒度为40目～100目；

4)金属板带通过冲洗单元冲洗，确保表面仅残留有水渍，无硬物颗粒与鳞皮残留；

5)金属板带顺次进入挤干单元与高压空气吹扫段，通过挤干与吹扫，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。

进一步，在进入步骤4)冲洗单元冲洗前金属板带还进行第三次射流除鳞，即进入第三射流除鳞单元对金属板带表面喷射含有硬物颗粒的混合射流进行第三次清洗。

所述硬物颗粒包括天然的刚玉类磨料、碳化物磨料、或金属加工丸类。

所述天然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；金属加工丸类包括钢丸、钢丝切丸。

优选的，所述的第一射流除鳞单元混合射流中的硬物颗粒种类为天然矿物磨料；第二射流除鳞单元的混合射流中的硬物颗粒种类为钢丸、钢砂、钢丝切丸。

所述的天然矿物磨料为石榴石或棕刚玉。

再有，所述的第三射流除鳞单元混合射流中的硬物颗粒种类为钢丸、钢砂、钢丝切丸。

所述的金属板带为钢板、铝板、钛板或不同种类的合金板带。

又，所述第一、第二、第三射流除鳞单元中混合喷射用水为常温的工业用净循环水，温度在100℃以下、PH值在6.5～9、颗粒物含量低于10mg/L、硬物颗粒物的最大粒度为120目。

步骤4)冲洗单元采用高压水冲洗喷嘴冲洗，水喷射压力范围在0.1MPa～30MPa之间。

步骤5)高压空气吹扫段采用的压缩空气压力范围在0.01MPa～10MPa之间。

本发明的一种混合射流清洗的工艺布置，其包括，按照金属板带的走带方向顺次排列，第一、第二混合射流除鳞单元，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；所述的混合射流除鳞单元设有混合喷嘴矩阵。

进一步，所述的挤干单元前还设第三混合射流除鳞单元，内设有混合喷嘴矩阵。

又，所述的第一、第二混合射流除鳞单元之间设置纯水清洗单元。

在本发明的混合射流清洗的工艺中：

冷轧金属板带通过辊道运行至第一射流除鳞单元处，单元内的混合喷嘴矩阵开始喷射一定压力的且含有一定粒度某种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，而后金属板带通过纯水冲洗喷嘴的纯水射流实现表面的颗粒物与鳞皮冲洗，实现金属板带1A表面仅残留有水渍，无硬物颗粒与鳞皮残留，但板带表面存在较高的表面粗糙度，其粗糙度级别通常为R_a≥6um，这种高粗糙度表面通常难以为除鳞后处理工艺所接受，需要对其表面粗糙度进行降低，同时对剩余的鳞皮进一步清除。

如此，第一次除鳞且冲洗后的金属板带顺次经过第二射流除鳞单元，该单元采用第二种磨料进行高压混合射流清洗，该单元采用的磨料颗粒区别于第一次除鳞的磨料颗粒具有显著差异，其差异主要体现在磨料种类、属相及粒度上的不同；此时，第二次清洗的喷嘴通过该工艺段特殊的压力水平与第二种磨料进行混合喷射，实现金属板带表面残留的鳞皮进行第二次有效清洗，确保除鳞的板面表面固有的鳞皮残留率更低，满足最终的除鳞工艺要求指标，同时对表面粗糙度值进行有效降低至R_a≤3un水平，而后通过第二次除鳞单元后的冲洗单元喷射的射流，实现本次除鳞板带的表满有效冲洗，确保表面仅残留有水渍，无硬物颗粒与鳞皮残留；

金属板带在完成两次射流除鳞之后，其表面还存在少量的浮动物鳞皮残留与水渍残留，需要进行有效清除，如此金属板带顺次进入挤干单元与高压空气吹扫段，通过挤干与吹扫，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。

本发明工艺布置中：

采用多种不同属性的硬物颗粒(磨料)、不同喷射压力的除鳞单元进行串联式射流除鳞，如此即实现鳞皮清除与表面质量均有效提高的双重功效，提高除鳞效率与效果。

每一种磨料射流之后立刻串联纯水冲洗，其目的是杜绝不同属性磨料之间的相互干涉，其完成所有除鳞之后再采用高压纯水冲洗、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。

本发明的有益效果：

本发明通过采用除鳞工艺布置方式，可以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为本发明实施例一的工艺布置示意图。

图2为本发明实施例二的工艺布置示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例一的混合射流清洗工艺布置，其包括，按照金属板带1的走带方向顺次排列，第一、第二混合射流除鳞单元2、3，两套高压纯水清洗单元4、4’、一套挤干单元5以及一套压缩空气吹扫单元6。

参见图2，本发明实施例二的混合射流清洗工艺布置，其包括，按照金属板带1的走带方向顺次排列，第一、第二、第三混合射流除鳞单元2、3、7，三套高压纯水清洗单元4、4’、4”，一套挤干单元5以及一套压缩空气吹扫单元6。

本发明以冷态钢板的连续性射流除鳞为实施例，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，此时钢卷在产线前置设备的作用下实现了头尾焊接的连续化处理，即钢板在进入除鳞段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第一射流除鳞单元处，第一个射流除鳞单元2中的混合喷嘴喷射出的射流中的磨料颗粒为天然石榴石颗粒，其颗粒粒度为60目，高压水的喷射压力水平为50MPa，固体石榴石与水的体积比约为15％，喷嘴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，使金属板带1的表面实现了鳞皮的大部分清除。

除鳞后的金属板带1表面性能参数分别为：

鳞皮残留率低于5％；

表面粗糙度R_a≈7um。

如此表面质量难以满足后工艺处理要求，需要进一步处理，具体如下：

紧跟着金属板带1进入第二个射流除鳞单元3，第二个射流除鳞单元2中的混合喷嘴喷射出的射流中的磨料颗粒为人造钢质磨料，即钢丸，其颗粒粒度为S170钢丸，高压水的喷射压力水平为50MPa，固体石榴石与水的体积比约为10％，喷嘴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，至此金属板带1的表面鳞皮实现了进一步的清除，此时表面处理后的形貌参数如下：

鳞皮残留率低于0.5％；

表面粗糙度R_a≈2.5um。

如果工艺要求除鳞后板面粗糙度进一步降低，同时对鳞皮残留率需要更低，此时需要启动第三个射流除鳞单元7，参见图2，具体如下：

金属板带1进入第三个射流除鳞单元7，第三个射流除鳞单元7中的混合喷嘴喷射出的射流中的磨料颗粒为人造磨料钢丸，其颗粒粒度为S110，高压水的喷射压力水平为30MPa，固体钢丸与水的体积比约为10％，喷嘴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的表面鳞皮实现了最终清除，此时表面形貌参数如下：

鳞皮残留率低于0.005％，可视为无鳞皮残留；

表面粗糙度R_a≈2.0um。

然后，金属板带1在进入高压纯水清洗单元4”、挤干单元5以及压缩空气吹扫单元6；其中，高压水冲喷嘴的喷射压力约为5MPa，压缩空气吹扫单元6空气吹扫喷嘴的空气喷射压力为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。

至此，即实现了对金属板带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、无固体颗粒物残留、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。

综上所述，本发明通过在不同区域采用不同的粒度磨料进行合理喷射，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，从而确保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。

以上借助于具体实施例描述了本发明的具体实施方式，但是应该理解的是，这里具体的描述不应理解为对本发明的实质和范围的限定，该发明不仅适用于金属板带的连续除鳞处理，同样也可运用于金属条状物、金属管状物、金属棒状物的连续除鳞上，所有这些本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例作出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims

1.一种混合射流清洗的工艺，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的混合射流清洗的工艺，其特征是，在进入步骤4)冲洗单元冲洗前金属板带还进行第三次射流除鳞，即进入第三射流除鳞单元对金属板带表面喷射含有硬物颗粒的混合射流进行第三次清洗。

3.如权利要求1所述的混合射流清洗的工艺，其特征是，所述硬物颗粒包括天然的刚玉类磨料、碳化物磨料、或金属加工丸类。

4.如权利要求3所述的混合射流清洗的工艺，其特征是，所述天然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；金属加工丸类包括钢丸、钢丝切丸。

5.如权利要求1所述的混合射流清洗的工艺，其特征是，所述的第一射流除鳞单元混合射流中的硬物颗粒种类为天然矿物磨料；第二射流除鳞单元的混合射流中的硬物颗粒种类为钢丸、钢砂、钢丝切丸。

6.如权利要求5所述的混合射流清洗的工艺，其特征是，所述的天然矿物磨料为石榴石或棕刚玉。

7.如权利要求2所述的混合射流清洗的工艺，其特征是，所述的第三射流除鳞单元混合射流中的硬物颗粒种类为钢丸、钢砂、钢丝切丸。

8.如权利要求1所述的混合射流清洗的工艺，其特征是，所述的金属板带为钢板、铝板、钛板。

9.如权利要求1或2所述的混合射流清洗的工艺，其特征是，所述第一、第二、第三射流除鳞单元中混合喷射用水为常温的工业用净循环水，温度在100℃以下、PH值在6.5～9、颗粒物含量低于10mg/L、硬物颗粒物的最大粒度为120目。

10.如权利要求1所述的混合射流清洗的工艺，其特征是，步骤4)冲洗单元采用高压水冲洗喷嘴冲洗，水喷射压力范围在0.1MPa～30MPa之间。

11.如权利要求1所述的混合射流清洗的工艺，其特征是，步骤5)高压空气吹扫段采用的压缩空气压力范围在0.01MPa～10MPa之间。

12.一种混合射流清洗的工艺布置，其特征是，包括，按照金属板带的走带方向顺次排列，第一、第二混合射流除鳞单元，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；所述的混合射流除鳞单元设有混合喷嘴矩阵。

13.如权利要求12所述的混合射流清洗的工艺布置，其特征是，所述的挤干单元前还设第三混合射流除鳞单元，内设有混合喷嘴矩阵。

14.如权利要求13所述的混合射流清洗的工艺布置，其特征是，所述的第一、第二混合射流除鳞单元之间设置纯水清洗单元。