CN103962332B - 一种块状坯料的表面清洗工艺及工艺布置 - Google Patents
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Abstract
一种块状坯料的表面清洗工艺及工艺布置，冷态块状坯料通过底部辊道组与侧面支撑辊道组的联合作用下输送至混合射流清洗单元，单元内的混合射流清洗喷嘴向块状坯料表面喷射混合水、固体颗粒物的射流进行喷射清洗，实现块状坯料的外表面附着层被快速清除干净；然后块状坯料继续在辊道组的推动与夹持作用下运行至纯水冲洗单元处，纯水冲洗单元内纯水冲洗喷嘴喷射一定压力纯水，实现对块状坯料的表面粘附的固体颗粒与液体水渍进行有效冲洗；接着，块状坯料继续在辊道组的作用下运行至烘干吹扫单元，吹扫单元内压缩空气吹扫喷嘴喷射高温、干燥压缩空气流，实现块状坯料的表面水渍快速被吹扫，并最终烘干，实现块状坯料的表面附作物无残留，且表面干燥。
Description
技术领域
本发明属于表面清洗技术领域，特别涉及一种块状坯料的表面清洗工艺及工艺布置。
背景技术
非金属块状坯料，如大理石坯料、玉石坯料等，在人力开采过后，其初胎外形往往为一层厚实的附着物所覆盖，该附着层需要进行有效清除之后，才能发现该坯料的内在肌体，而内在肌体的快速暴露是天然石料、玉石开采的重要工艺手段。
多年来，这种去除外层附着物的工艺方法为锯切或磨削，锯切方式极为简单，即采用金属钢质锯条，在机械的作用下往复移动来实现对坯料的部分棱角进行切断，通过切断之后的断面来暴露肌体本色，从而为该坯料的质量判定提供直接帮助；另一个去除工艺为磨削，实现这种磨削方式由多种，在野外，通常采用普通的角磨机，即电机驱动的砂轮磨头，操作工手持角磨机直接对坯料表面进行磨削，去除表面附着物，而这种工艺对操作人员的体力耗费要求极高，同时工作环境十分恶劣，工人难以持久性的进行此项操作，目前，许多工厂通常将坯料直接运输至工厂加工车间，通过纯机械磨具对坯料进行表面磨削，这种工艺虽然效率较高，但是粉尘污染极大，工作环境同样十分恶劣，急待改进。
对于金属坯料，如钢质或其他金属的铸坯、铸锭等，在铸造之后，其表面同样附着由一层厚实的氧化物层，该氧化层厚度通常可达1mm以上，在此厚度下，其清除鳞皮的方式通常根据后工序要求不同而不同：
对于后工序无需进行变形处理的铸坯或铸锭，可采用抛、喷丸工艺实现对铸件表面鳞皮的有效清除，然而这种工艺受抛丸的抛出速度限制与抛丸技术特点限制；
对于后工序需要将坯料进行变形的铸坯或铸锭，可将坯料直接加热至足够高的温度下，在高温期间采用高压纯水射流对其表面进行喷射冲洗，实现表面鳞皮的及时清除，然而这种工艺处理后的铸件在冷却之后仍然会附着氧化层，该氧化层如果对后工艺有影响，仍然要采用抛、喷丸工艺进行冷态清除。
另外一种技术方式是采用湿法化学进行表面附着物的清除，这主要针对金属件表面，通常采用硫酸、盐酸及氢氟酸等强酸性溶液或来实现对其表面氧化附着物的清除；而化学湿法工艺的生产环境十分恶劣，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。
而如果采用喷丸或抛丸方式进行除鳞，不仅存在表面无法完全清理干净的同时，还带来了大量的粉尘污染，造成工艺生产车间的工作环境同样十分恶劣，且效果不佳，无法达到后续工艺所要求的表面质量。
通过查阅相关专利，目前还没有发现有效解决冷态块状坯料表面附着物的相关专利与技术文献。
基于以上，本专利公开一种针对冷态块状坯料的表面连续清洗工艺方案，通过多个支撑辊组与混合清洗喷嘴的联合作用，实现对坯料表面的附作物进行有效清洗，且通过后续的冲洗、烘干等方式实现清洗后表面的干燥。
发明内容
本发明的目的是设计一种块状坯料的表面清洗工艺及工艺布置，能实现对块状坯料进行冷态的表面附着层的连续、高效的清洗。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
本发明依托特殊的辊道布置与混合射流喷嘴布置实现对块状坯料的表面附着物的快速清除，并依托串联的纯水冲洗喷射单元与压缩空气烘干单元，实现对块状坯料的清除后表面进行快速冲洗与烘干，确保坯料表面完全满足后工序对表面的处理要求。
具体的，本发明的一种块状坯料的表面清洗工艺，冷态的块状坯料通过底部辊道组与侧面支撑辊道组的联合作用下输送至混合射流清洗单元，混合射流清洗单元内的混合射流清洗喷嘴向块状坯料表面喷射混合水、固体颗粒物的射流进行喷射清洗，实现块状坯料的外表面附着层被快速清除干净，此时块状坯料的清除后表面覆盖由大量的水渍、磨料颗粒物及表面破碎的附着物；然后块状坯料继续在底部辊道组与侧面支撑辊道组的推动与夹持作用下运行至纯水冲洗单元处，纯水冲洗单元内纯水冲洗喷嘴喷射一定压力纯水，实现对块状坯料的表面粘附的固体颗粒与液体水渍进行有效冲洗，保持块状坯料的表面仅剩下水渍；接着，块状坯料继续在辊道组的联合作用下运行至烘干吹扫单元，吹扫单元内压缩空气吹扫喷嘴喷射高温、干燥的压缩空气流，实现块状坯料的表面水渍快速被吹扫，并最终烘干，实现块状坯料的表面附作物无残留，且表面干燥；其中，所述的块状坯料为金属块状坯料，宽厚比不超过10，同时厚度值不低于150mm；所述的块状坯料行走方式为：块状坯料窄边为水平方式、宽面为垂直方式。
又，所述底部辊道组包括多个支撑块状坯料的重力、实现块状坯料能平直的向前推进的底部支承辊，所述底部支承辊的轴线垂直于重力方向；所述的侧面支撑辊道组包括多个间隔所述底部支承辊布置，位于块状坯料的两个侧面、实现块状坯料能在底部辊道组的共同作用下向前运行，且不发生左右偏摆，保证块状坯料在承受混合射流单元、纯水冲洗单元以及吹扫单元的冲击力时不会发生跑偏的侧面支承辊，所述侧面支承辊的轴线方向与重力方向平行。
另外，所述混合射流清洗单元的混合射流清洗喷嘴、纯水冲洗单元的纯水冲洗喷嘴均为沿坯料宽度方向布置，并平行于坯料。
再有，本发明所述混合射流清洗单元沿坯料运行方向平行设置至少两排混合射流清洗喷嘴，混合射流清洗喷嘴沿坯料宽度方向布置，每排中各喷嘴之间等距布置，相邻的两排喷嘴沿坯料宽度方向错位排列，形成一喷嘴矩阵；错位量控制在10mm～25mm。
所述纯水冲洗单元沿坯料运行方向平行设置至少两排纯水冲洗喷嘴，每排中各喷嘴之间等距布置，相邻的两排喷嘴沿坯料宽度方向错位排列，形成一喷嘴矩阵，错位量控制在10mm～25mm。
另外，所述混合射流清洗单元中喷嘴喷射的压力及介质粒度范围为：水的喷射压力在40MPa以上，单个喷嘴的水流量必须达到5m3/h以上；固体颗粒物的粒度在10目～40目之间，颗粒密度值不低于3×103Kg/m3。
所述固体颗粒物包括天然的刚玉类磨料，碳化物磨料、金属加工丸类。
所述固体颗粒物包括天然的刚玉类磨料，碳化物磨料、金属加工丸类。
所述刚玉类磨料为棕刚玉、白刚玉、单晶刚玉；碳化物磨料为黑碳化硅、绿碳化硅、碳化硼；金属加工丸类为钢丸、钢丝切丸。
本发明一种块状坯料的表面清洗工艺布置，其特征是，依次包括，至少一个用于支撑块状坯料的底部辊道组，该辊组设有多个底部支承辊；至少两组用于支撑块状坯料的侧面支撑辊道组，该辊组设有多个侧面支承辊，该侧面支承辊间隔所述底部支承辊布置；至少一个用于进行清除块状坯料外表面附着层的混合射流清洗单元，该混合射流清洗单元内设喷嘴矩阵，该单元通过混合射流喷嘴喷射混合射流，实现对块状坯料外表面附着层的快速高效清洗；至少一个用于对表面清除后的块状坯料表面进行纯水冲洗的纯水冲洗单元，单元内设纯水冲洗喷嘴矩阵；包括至少一个用于对冲洗后的块状坯料表面进行压缩空气吹扫的烘干单元，用于实现对块状坯料的外表面残留水渍进行及时烘干、吹扫，保证块状坯料的清洗表面烘干；其中，对应块状坯料的宽面采用垂直布置的喷嘴矩阵；对应块状坯料的窄面采用上、下水平布置的喷嘴矩阵。
进一步，所述混合射流清洗单元的混合射流清洗喷嘴、纯水冲洗单元的纯水冲洗喷嘴均为沿坯料宽度方向布置，并平行于坯料。
又，所述混合射流清洗单元沿坯料运行方向平行设置至少两排混合射流清洗喷嘴，混合射流清洗喷嘴沿坯料宽度方向布置，每排中各喷嘴之间等距布置，相邻的两排喷嘴沿坯料宽度方向错位排列，形成一喷嘴矩阵；错位量控制在10mm～25mm。
所述纯水冲洗单元沿坯料运行方向平行设置至少两排纯水冲洗喷嘴，每排中各喷嘴之间等距布置，相邻的两排喷嘴沿坯料宽度方向错位排列，形成一喷嘴矩阵，错位量控制在10mm～25mm。
本发明的优点如下：
1.通过混合射流的方式实现坯料表面附着层的清除，相对传统的清理工艺，具备更加高效、更加环保，且生产成本具备更强的竞争优势；
2.采用特殊的辊道布置与混合射流喷嘴的布置方式，实现对块状坯料的宽面进行有效清洗，具备更高的除鳞产能；
3.利用后续的高压水冲洗与烘干处理，确保表面清洗后的坯料表面具备干燥、清洁的表面质量，满足下工序对表面的质量要求。
附图说明
图1为本发明实施例工艺布置的示意图。
图2为本发明实施例工艺布置的俯视图。
图3为本发明块状坯料的示意图。
具体实施方式
参见图1～图3，本发明实施例的块状坯料的表面清洗工艺布置，包括，一个用于支撑块状坯料1的底部辊道组2，该辊组设有多个底部支承辊21；至少两组用于支撑块状坯料的侧面支撑辊道组3，该辊组设有多个侧面支承辊31，该侧面支承辊31间隔所述底部支承辊21布置；至少一个用于进行清除块状坯料外表面附着层的混合射流清洗单元4，该混合射流清洗单元4内设喷嘴矩阵，该单元通过混合射流喷嘴喷射混合射流，实现对块状坯料1外表面附着层的快速高效清洗；至少一个用于对表面清除后的块状坯料1表面进行纯水冲洗的纯水冲洗单元5，单元内设纯水冲洗喷嘴矩阵；包括至少一个用于对冲洗后的块状坯料1表面进行压缩空气吹扫的烘干单元6，用于实现对块状坯料1的外表面残留水渍进行及时烘干、吹扫，保证块状坯料的清洗表面烘干。
本发明块状坯料的表面清洗工艺，冷态的块状坯料通过底部辊道组与侧面支撑辊道组的联合作用下输送至混合射流清洗单元，混合射流清洗单元内的混合射流清洗喷嘴向块状坯料表面喷射混合水、固体颗粒物的射流进行喷射清洗，实现块状坯料的外表面附着层被快速清除干净，此时块状坯料的清除后表面覆盖由大量的水渍、磨料颗粒物及表面破碎的附着物；然后块状坯料继续在底部辊道组与侧面支撑辊道组的推动与夹持作用下运行至纯水冲洗单元处，纯水冲洗单元内纯水冲洗喷嘴喷射一定压力纯水，实现对块状坯料的表面粘附的固体颗粒与液体水渍进行有效冲洗，保持块状坯料的表面仅剩下水渍；如此，块状坯料继续在辊道组的联合作用下运行至烘干吹扫单元，吹扫单元内压缩空气吹扫喷嘴喷射高温、干燥的压缩空气流，实现块状坯料的表面水渍快速被吹扫，并最终烘干，实现块状坯料的表面附作物无残留，且表面干燥。
进一步，所述的块状坯料为金属块状坯料，宽厚比K/C不超过10，同时厚度C不低于150mm。
另外，所述底部辊道组包括多个支撑块状坯料的重力、实现块状坯料能平直的向前推进的底部支承辊，所述底部支承辊的轴线垂直于重力方向；所述的侧面支撑辊道组包括多个间隔所述底部支承辊布置，位于块状坯料的两个侧面、实现块状坯料能在底部辊道组的共同作用下向前运行，且不发生左右偏摆，保证块状坯料在承受混合射流单元、纯水冲洗单元以及吹扫单元的冲击力时不会发生跑偏的侧面支承辊，所述侧面支承辊的轴线方向与重力方向平行。
又，所述混合射流清洗单元的混合射流清洗喷嘴、纯水冲洗单元的纯水冲洗喷嘴均为沿坯料宽度方向布置，并平行于坯料。
另外，本发明如所述混合射流清洗单元沿坯料运行方向平行设置至少两排混合射流清洗喷嘴，混合射流清洗喷嘴沿坯料宽度方向(坯料宽度K值方向)布置，每排中各喷嘴之间等距布置，相邻的两排喷嘴沿坯料宽度方向错位排列，形成一喷嘴矩阵；错位量控制在10mm～25mm；所述纯水冲洗单元沿坯料运行方向平行设置至少两排纯水冲洗喷嘴，每排中各喷嘴之间等距布置，相邻的两排喷嘴沿坯料宽度方向错位排列，形成一喷嘴矩阵，错位量控制在10mm～25mm。
再有，所述混合射流清洗单元的混合射流喷嘴喷出的射流中包含水和固体颗粒物，该固体颗粒物为细小的砂状硬质颗粒物。
所述固体颗粒物包括天然的刚玉类磨料，碳化物磨料、金属加工丸类。所述刚玉类磨料为棕刚玉、白刚玉、单晶刚玉；碳化物磨料为黑碳化硅、绿碳化硅、碳化硼；金属加工丸类为钢丸、钢丝切丸。
所述混合射流清洗单元中喷嘴喷射的压力及介质粒度范围为：水的喷射压力在40MPa以上，单个喷嘴的水流量必须达到5m3/h以上；固体颗粒物的粒度在10目～40目之间，颗粒密度值不低于3×103Kg/m3。
以冷态钢质铸造方坯的表面氧化物清除为例，具体实施方式如下：
冷态钢质的块状坯料1(铸造方坯)通过底部辊道2与侧面辊道3稳定输送至布置有多个混合射流喷嘴的混合射流清洗单元中，此时混合射流喷嘴中采用两种介质进行混合，其中一种介质为工业水，其压力水平为50MPa，单个喷嘴流量达到6m3/h的稳定流量；另一种介质为60目石榴石。此两种介质同构混合射流喷嘴中实现混合，并最终通过混合射流4a的形式向块状坯料的一侧宽面进行喷射清洗，实现该侧面的表面氧化物附着物得到有效清除，即完成了附着物的清洗；
如此清洗后的块状坯料1在辊道的联合作用下继续前进，进入纯水冲洗单元，纯水冲洗单元采用普通的冲洗喷嘴，其介质为普通的工业用浊环水，喷射压力水平为5MPa，通过多个冲洗喷嘴的排列布置方式实现对块状坯料的表面进行有效冲洗，去除块状坯料1表满的所有硬物颗粒的附着，表面仅残留水渍；
如此，冲洗后的块状坯料1在辊道作用下继续推进，进入压缩空气吹扫单元，该单元采用多个压缩空气吹扫喷嘴进行吹扫，其吹扫介质采用加热至120℃的高温压缩空气，其压力级别为0.8MPa，在该压力与温度下，通过紧密排列的吹扫喷嘴，实现块状坯料表面的所有残留水渍被有效烘干。最终，块状坯料1所有表面均为附作物完全清除、干燥的表面。
本发明充分利用混合射流的快速磨削清除特性，通过这种高压混合射流的方式来实现对金属或非金属的块状坯料进行的连续式高效清洗。
以上借助于具体实施例描述了本发明专利的具体实施方式，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，该发明不仅适用于非金属块状坯料的表满附着物清除，同时适合于金属块状物的表面附着物的清除，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 (13)
1.一种块状坯料的表面清洗工艺，其特征是，冷态的块状坯料通过底部辊道组与侧面支撑辊道组的联合作用下输送至混合射流清洗单元，混合射流清洗单元内的混合射流清洗喷嘴向块状坯料表面喷射混合水、固体颗粒物的射流进行喷射清洗，实现块状坯料的外表面附着层被快速清除干净，此时块状坯料的清除后表面覆盖由大量的水渍、磨料颗粒物及表面破碎的附着物；然后块状坯料继续在底部辊道组与侧面支撑辊道组的推动与夹持作用下运行至纯水冲洗单元处，纯水冲洗单元内纯水冲洗喷嘴喷射一定压力纯水，实现对块状坯料的表面粘附的固体颗粒与液体水渍进行有效冲洗，保持块状坯料的表面仅剩下水渍；接着，块状坯料继续在辊道组的联合作用下运行至烘干吹扫单元，吹扫单元内压缩空气吹扫喷嘴喷射高温、干燥的压缩空气流，实现块状坯料的表面水渍快速被吹扫，并最终烘干，实现块状坯料的表面附作物无残留，且表面干燥；其中，所述的块状坯料为金属块状坯料，宽厚比不超过10，同时厚度值不低于150mm；所述的块状坯料行走方式为：块状坯料窄边为水平方式、宽面为垂直方式。
2.如权利要求1所述的块状坯料的表面清洗工艺，其特征是，所述底部辊道组包括多个支撑块状坯料的重力、实现块状坯料能平直的向前推进的底部支承辊，所述底部支承辊的轴线垂直于重力方向；所述的侧面支撑辊道组包括多个间隔所述底部支承辊布置，位于块状坯料的两个侧面、实现块状坯料能在底部辊道组的共同作用下向前运行，且不发生左右偏摆，保证块状坯料在承受混合射流清洗单元、纯水冲洗单元以及吹扫单元的冲击力时不会发生跑偏的侧面支承辊，所述侧面支承辊的轴线方向与重力方向平行。
3.如权利要求1所述的块状坯料的表面清洗工艺，其特征是，所述混合射流清洗单元的混合射流清洗喷嘴、纯水冲洗单元的纯水冲洗喷嘴均为沿坯料宽度方向布置，并平行于坯料。
4.如权利要求1所述的块状坯料的表面清洗工艺，其特征是，所述混合射流清洗单元沿坯料运行方向平行设置至少两排混合射流清洗喷嘴，混合射流清洗喷嘴沿坯料宽度方向布置，每排中各喷嘴之间等距布置，相邻的两排喷嘴沿坯料宽度方向错位排列，形成一喷嘴矩阵；错位量控制在10mm～25mm。
5.如权利要求1所述的块状坯料的表面清洗工艺，其特征是，所述纯水冲洗单元沿坯料运行方向平行设置至少两排纯水冲洗喷嘴，喷嘴沿坯料宽度方向布置，每排中各喷嘴之间等距布置，相邻的两排喷嘴沿坯料宽度方向错位排列，形成一喷嘴矩阵，错位量控制在10mm～25mm。
6.如权利要求1或3或4所述的块状坯料的表面清洗工艺，其特征是，所述混合射流清洗单元中喷嘴喷射的压力及介质粒度范围为：水的喷射压力在40MPa以上，单个喷嘴的水流量必须达到5m3/h以上；固体颗粒物的粒度在10目～40目之间，颗粒密度值不低于3×103Kg/m3。
7.如权利要求1所述的块状坯料的表面清洗工艺，其特征是，所述固体颗粒物包括天然的刚玉类磨料，碳化物磨料、金属加工丸类。
8.如权利要求6所述的块状坯料的表面清洗工艺，其特征是，所述固体颗粒物包括天然的刚玉类磨料，碳化物磨料、金属加工丸类。
9.如权利要求7或8所述的块状坯料的表面清洗工艺，其特征是，所述刚玉类磨料为棕刚玉、白刚玉、单晶刚玉；碳化物磨料为黑碳化硅、绿碳化硅、碳化硼；金属加工丸类为钢丸、钢丝切丸。
10.一种块状坯料的表面清洗工艺布置，其特征是，依次包括，至少一个用于支撑块状坯料的底部辊道组，该底部辊道组设有多个底部支承辊；至少两组用于支撑块状坯料的侧面支撑辊道组，该侧面支撑辊道组设有多个侧面支承辊，该侧面支承辊间隔所述底部支承辊布置；至少一个用于进行清除块状坯料外表面附着层的混合射流清洗单元，该混合射流清洗单元内设喷嘴矩阵，该单元通过混合射流喷嘴喷射混合射流，实现对块状坯料外表面附着层的快速高效清洗；至少一个用于对表面清除后的块状坯料表面进行纯水冲洗的纯水冲洗单元，单元内设纯水冲洗喷嘴矩阵；包括至少一个用于对冲洗后的块状坯料表面进行压缩空气吹扫的烘干单元，用于实现对块状坯料的外表面残留水渍进行及时烘干、吹扫，保证块状坯料的清洗表面烘干；其中，对应块状坯料的宽面采用垂直布置的喷嘴矩阵；对应块状坯料的窄面采用上、下水平布置的喷嘴矩阵。
11.如权利要求10所述的块状坯料的表面清洗工艺布置，其特征是，所述混合射流清洗单元的混合射流清洗喷嘴、纯水冲洗单元的纯水冲洗喷嘴均为沿坯料宽度方向布置，并平行于坯料。
12.如权利要求10或11所述的块状坯料的表面清洗工艺布置，其特征是，所述混合射流清洗单元沿坯料运行方向平行设置至少两排混合射流清洗喷嘴，混合射流清洗喷嘴沿坯料宽度方向布置，每排中各喷嘴之间等距布置，相邻的两排喷嘴沿坯料宽度方向错位排列，形成一喷嘴矩阵；错位量控制在10mm～25mm。
13.如权利要求10或11所述的块状坯料的表面清洗工艺布置，其特征是，所述纯水冲洗单元沿坯料运行方向平行设置至少两排纯水冲洗喷嘴，喷嘴沿坯料宽度方向布置，每排中各喷嘴之间等距布置，相邻的两排喷嘴沿坯料宽度方向错位排列，形成一喷嘴矩阵，错位量控制在10mm～25mm。
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| US5272798A (en) * | 1992-08-05 | 1993-12-28 | Kolene Corporation | Method and apparatus for descaling metal strip |
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| CN202657568U (zh) * | 2012-06-26 | 2013-01-09 | 安徽省金盈铝业有限公司 | 一种新型输送道 |
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