CN1047410C - 在表面处理和精加工过程中处理材料再循环的系统 - Google Patents

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Abstract

一种在表面处理和精加工过程中对处理材料进行再循环的系统，可与酸洗设备(12)等联合使用，设备(12)包括于少一浸渍箱(13)，其中有处理材料，浸渍箱包括排放管和供给管，该系统包括至少两个密封抗压的容器，并排设置，和排放管、供给管相连，各容器包括注入封闭装置和排放封闭装置，各容器经供气态流体进入的注入阀装置和在一定压力下的气态流体设备相连，并通过排放阀装置和大气相连，每个容器具有第一填充状态和第二排放状态。

Description

在表面处理和精加工过程中处理材料再循环的系统
本发明涉及一种在表面处理和精加工过程中对用于处理的材料进行再循环的系统，象在独立权利要求记载的那样。
本发明的再循环系统尤其适用于腐蚀的和研磨的酸洗槽液的再循环或熔化金属的再循环。
更准确地说，本发明的再循环处理材料的系统适用于酸洗设备与/或对金属物品例如金属条进行表面处理的酸洗工艺和电解工艺所用设备。
本发明的再循环处理材料的系统还尤其适用于金属物品的表面精加工的设备，尤其是通过加热产生金属镀层的设备，例如镀锌和镀铅。
现有技术中包括的酸洗方法其目的在于从钢的表面上除去非金属微粒，尤其是在表面形成的氧化物。
借助于使钢的表面与无机酸或盐共同作用，这些酸或盐以较强或较弱的程度腐蚀钢的表面。
本发明涉及的用于条状物的酸洗设备是一种连续浸渍设备，包括至少一个浸渍箱，其中充有含有需要的酸或盐的溶液，要被清洗的条状物或材料浸在里面，并以所需的速度通过浸渍箱。
溶液一般靠重力脱离浸渍箱，并被下方的收回容器收集，然后被一回收泵装置抽出被再次注入浸渍箱。
在金属的酸洗中使用的酸溶液的浸蚀性大大减少了回收泵的寿命，因而必须经常更换。
为了延长泵的寿命，倾向于保持溶液的温度低于酸洗效率最大时的温度。
而且，从金属表面脱下的金属氧化物的锈皮组成的研磨微粒的存在使回收泵的工作条件更加恶劣，甚至更进一步缩短了它们的寿命。
这种情况就需要对浸渍箱中的酸溶液进行频繁地过滤与/或再生，因而增加了处理费用。
而且，通过加热形成金属镀层的表面精加工设备，例如镀锌和镀铝，面临着关于熔化金属锌和铝的运动和回收的问题，这些问题主要由于熔化金属的高温和大的粘度引起的。
JP-A-1-36780和DE-A-2,711,814披露了一种使用回收泵的溶液再循环系统，因此面临着上述全部问题。
GB-A-2,055,771披露了一种与酸洗设备有关的热压处理系统，进行酸洗箱的排充。这一系统包括，把要酸洗的物体浸在含有不动的酸溶液的箱中，并且不使溶液对被处理的材料逆流。而且，这一系统不能使酸溶液被回收入箱内，而仅能补充消耗的溶液，这样保证浸渍箱内的溶液基本不变。
EP-A-0,402,270披露了一种对通过含镀锌熔液的密封的室的物体进行连续或断续地镀锌的方法和设备，这室包括上游和下游的闭合装置，能使其在预设压力下总保持充满镀锌熔液。该密封室与在压力状态下的箱相连，从而保证室内有镀锌熔液存在。这个系统允许补充消耗的熔液，但不能连续地使熔液进行再循环。而且，浸渍室要求电磁型的上游和下游的闭合装置，这便费用高且结构复杂。
DE-A-2,029,244披露了一种在处理开始和结束时对含处理溶液的箱进行充、排的系统，但不能使溶液连续地再循环。
本申请人已经设计试验并实施了本发明，从而克服了现有技术的缺点而具有优点。
本发明及其特征如独立权利要求记载的，同时从属权利要求也记载了主实施例的改型。
本发明的目的在于提供一种在表面处理和精加工过程中使处理材料再循环的系统，如独立权利要求所述。
本发明的再循环系统在于使来自对金属进行酸洗与/或化学处理与/或电化学处理的箱中的腐蚀和研磨液再次进入循环使用。
本发明的系统也可以用于例如镀锌镀铝的通过加热形成金属镀层的设备的箱中的熔化金属的再循环。
当设备正在进行表面处理例如酸洗、紊流酸洗和电解处理时，被再循环的处理材料包括酸与/或研磨液。
当进行金属镀层的处理时，被再循环的材料包括所镀金属的熔液。
本发明的系统当用于酸洗设备时，能够不用泵而用具有较高温度和较高研磨微粒含量的酸溶液进行操作。
因此，本发明的系统能减少酸洗时间因而增加整个酸洗设备的产量。
而且，本发明的系统能够增加同一酸溶液在过滤与/再生之前的使用时间，因而减少运行成本。
本发明的再循环系统包括至少两个容器，它们并排地安置在低于浸渍箱的水平上，并且通过浸渍箱彼此相连。
浸渍箱包括送入处理材料的导管和排放处理材料的导管。
两个容器被气密性地密封，为耐压型，并可通过一合适的加压系统置于一定压力下，例如通过空气压缩设备或为另一气体加压的设备。
在熔化金属的情况下，加压系统可以使用惰性气体，例如氮，来避免熔化金属发生氧化。
容器由抗其容纳的处理材料的材料制成。
在酸溶液情况下，容器可由钢制成，内部衬以抗酸腐蚀的合成材料，或内部衬有瓦的合成材料。
在液态金属的情况下，金属容器最好内部涂有陶瓷。
每个容器包括入口封闭装置和出口封闭装置，它们把容器分别和排放处理材料的导管以及送入处理材料的导管相连起来。
每个封闭装置可以和提供过滤和直接加热的装置相连。
每个容器经受入口封闭装置打开而出口封闭装置闭合的第一填充状态，以及入口封闭装置闭合出口封闭装置打开的第二排空状态。
两个容器总是处在相对的状态下，使得当一个处于填充状态时，另一个处于排空状态，反之亦然。
每个容器还包括入口阀装置，使液体处于一定压力下，以及流出阀装置，流出阀装置与在酸气被排入大气之前对酸气进行过滤和中和的系统相连。
每个容器还包括监视液面的装置，监视内部压力的装置，安全装置如安全阀，最低液面传感器，视觉与/声觉报警，封锁闭合装置的装置等。
每个容器还可以包括辅助装置，例如加热装置与/或过滤处理材料的装置。
在通过加热进行金属镀层处理的情况下，每个容器将包括加热装置，例如电感型的，以确保所有时间内温度高于所镀金属的熔化温度。
而且，每个容器最好包括搅拌装置，它确保容器中处理材料的均匀性，并防止材料沉淀在容器底部。
在通过加热进行金属镀层处理的情况下，处理材料的排出导管和送入导管包括加热装置，以防止通过导管的熔化金属固化。
本发明的系统的典型的工作方法包括下列步骤，例如：
在大气压下的第一容器，并处于入口管打开出口管闭合的填充状态；
在压力下的第二容器，并处于入口管闭合出口管打开的排空状态；
当处于填充状态的第一容器中的处理材料的平面已达到最大预定值时，该容器的入口封闭装置被关闭，并且用于进入一定压力下的空气/氧气的入口阀装置打开，使内部压力达到预定值；
第一容器现在已被充满、隔离并处于一定压力下，它准备向浸渍箱送入处理材料；
当第二容器中的水平达到预定的最小值时，其出口封闭装置自动关闭，同时，第一容器变为排空状态；
然后第二容器的流出阀装置打开，从而使第二容器的内部压力等于大气压；
第二容器的入口封闭装置打开，从而使第二容器成为填充状态；
上述容器从填充状态到排空状态或相反从排空状到填充状态交替改变的循环是连续的并且代替具有传送泵的传统系统。
在把充满的处于一定压力下的容器的两个封闭装置关闭期间，用来在压力下进入空气/氮气的入口阀装置被打开，使其内部压力达到预定值，然后关闭。
根据一种改型，用于进入压缩空气的入口阀装置保持打开，直到内部压力已经达到预定值为止，并在排空容器的整个相继的步骤期间也保持打开。
根据第一种变形，本发明的系统包括至少三个容器，其中一个用于进给，另一个用于排放，最后一个备用；备用容器可以充满一定压力的处理材料。这种变形可以使一个容器关闭，例如在故障或在维修情况下，而处理设备可以继续正常工作。
具有第三个备用容器可以确保对浸渍箱供给处理材料的连续性，而不会由于把新的进给容器置于一定压力下所需的时间而导致任何瞬间的滞后。
本发明的系统最好包括控制并恢复各部容器中的处理材料为正确值的装置，从而确保正确的材料特性。
在酸洗与/或化学或电化学处理的情况下，处理材料的酸度值尤其必须保证。在这种情况下，控制并恢复处理材料为正确值的装置最好包括与每个容器相连的酸度(PH)传感器以及至少一个含有相对较浓的酸溶液的存贮箱。
按照另一种改型，该系统包括至少四个容器，其中两个处于填充状态，两个处于排放状态。按照这种结构，可以把处于排放状态的两个容器置成不同的压力。
这样便可以同时为浸渍箱送入两种不同压力的处理材料；例如，这些材料流可送入使用同一浸渍箱的两个不同用途的装置，或送入与不同浸渍箱相连的处理装置。
按照另一种改型，本发明包括至少两对容器，每对中有一空容器和一个满的容器。
满的容器含有不同类型的处理材料。
在酸洗液的情况下，溶液可以是不同浓度的，或者可以是不同成分的。这样，就可以向浸渍箱交替供应不同类型或不同浓度的两股酸溶液流。
这种类型的系统尤其适用于例如在酸洗不锈钢的情况下，这时交替使用不同浓度的硝酸和氢氟酸(HF)。
在这种情况下，控制并供给各个容器中的处理材料的装置为每类需要置于正确值的处理材料至少设有一个存贮箱。
本发明的系统最好由一控制装置控制，它自动地完成上述循环操作，包括与打开关闭有关的操作，并控制封闭装置和阀装置以及和容器相连的各种装置。
附图给出非限制性的例子并表明本发明的最佳实施例，其中：
图1是使用本发明的处理材料再循环系统的设备图；
图2是图1设备的变型。
在附图中标号10一般代表本发明的表面处理和精加工过程中再循环处理材料的系统
在此情况下，所示的设备指的是酸洗处理设备，其中处理材料包括酸与/或腐蚀液11。
本发明的再循环系统10特别适用于表面处理和精加工设备12，它包括至少一个含有处理材料的浸渍箱13，它包括酸溶液11或熔化金属例如铝或锌，通过处理材料的要被处理的材料包括连续的金属条14，在这种情况下使其通过。
下面的说明针对酸洗设备，其中处理材料包括酸溶液12，但也适用于利用加热产生金属镀层的设备，这时酸液12被金属熔液代替。
浸渍箱13包括供给酸溶液的导管17和排放酸溶液的导管18，排放管18和浸渍箱13的底部相连。
供液管17可以在其端部和分配酸溶液的装置相连，它被合适地设置在浸渍箱13内，并且酸溶液通过它返回浸渍箱13。
本发明的再循环系统10包括至少两个容器16，分别为第一容器16a和第二容器16b，彼此相同，并且并排安装。
容器16可以被气密性地密封，是耐压型的，可以借助含有压力气体特别是压缩空气的适当设备将其置于一定压力下，这一设备图中未画出。
在用于金属热镀设备的情况下，用惰性气体例如氮气把容器16置于一定压力下。
容器16最好用钢制造，内部封衬以抗酸的合成材料，或者由内部衬以瓦或陶瓷涂层的合成材料制成。
每个容器16通过供料管17和排放管18和浸渍箱13相连。
当熔化金属被再循环时，供料管17和排放管18包括加热装置，确保液态金属在管17-18内不会固化。
在每个容器16的供料管17包括泄放封闭装置19，排放管18包括注入封闭装置20。
各个泄放封闭装置19和注入封闭装置20使相关的容器16和浸渍箱13隔离开来。
按照实施例的特定形式，为了确保正确的气密封接合，封闭装置19-20与一清除研磨杂质的装置相连。
容器16安装在低于浸渍箱13的位置，使得离开浸渍箱13的酸溶液11通过排放管18借助于重力送入容器16。
每个容器16经历注入封闭装置20打开而泄放封闭装置19关闭的第一填充状态和注入封闭装置20关闭而泄放封闭装置19打开的第二泄放状态。
第一容器16a和第二容器16b两者总是各自彼此处于相反的状态，使得当16a或16b中一个处于填充状态时，另一个16a或16b就处于泄放状态，并且反之亦然。
而且，每个容器16包括：
用于进入空气的阀装置21，它连接到压缩空气设备(未示出)；
泄放阀装置22，连接到可能的纯化和过滤装置上，使得在一定压力下的酸蒸气和空气泄放到大气中；
安全阀装置23，如果容器16内的压力超过设定值它们就动作；
位于容器16的底部的排放阀24，用来在维修时和/或清洗容器16时排空容器；
压力传感器装置25；
液量传感器装置26；
温度传感器装置27；
加热/冷却装置29，这种情况下由冷却水管和电热线圈构成，用来调节温度。
在用于利用加热形成金属镀层的情况下，与浸渍箱13相连的加热/冷却装置29最好是感应式的。
按照一种变型，每个容器16包括搅拌装置41，它用来确保处理材料处于均匀状态，处理材料包括酸溶液11或熔化金属，并且阻止这些材料在容器16的底部沉淀。
在这种情况下，供料管17包括过滤装置31和辅助装置32，用来加热/冷却回收浸渍箱13中的酸溶液，这些辅助加热/冷却装置32被温度传感器装置40控制，它监视差返回浸渍箱13中的酸溶液的温度。
在这种情况下与酸洗设备12有关的本发明的再循环系统10包括装置36，用来控制和恢复正确值的酸溶液，装置36和容器16相连的PH计37(酸度传感器)相连。
这控制和恢复装置36至少与一个含有浓酸溶液的存贮箱38相连。
借助于打开合适的封闭阀39，控制和恢复装置36就向相关的容器16发出所需的浓的酸溶液，使相关容器16中的PH(酸度)达到预定值。
本发明的系统10的方法包括下列步骤：
按下述方法排空处于排放状态下的第二容器16b，并且用容器16b通过供料管17最后向浸渍箱13供料；
填充处于填充状态下的第一容器16a，注入封闭装置20a打开，排出封闭装置19a关闭，直到达到由液量传感器26a监视的所需值为止；
关闭注入封闭装置20a，打开空气注入阀装置21a，直到在第一容器16a内达到由压力传感器25a检测的所需压力为止；
关闭空气注入阀装置21a；
关闭第二容器16b的排出封闭阀装置19b，同时把第一容器16a改变为排放状态，此时排放封闭装置19a打开；
打开第二容器16b的泄放阀装置22b，使其内部压力为大气压力；
打开第二容器16b的注入封闭阀20b，使其变为填充状态。
这种循环可以连续进行，使两个容器16a、16b在填充和排放状态之间交替，反之亦然。
按照一种变形，上述循环可由自动控制装置33控制，它可以装有合适的视/声报警装置28，它接收压力，液量和温度传感器25-26-27的信号；控制装置33发出信号启动封闭装置19-20以及阀装置21-22。
这种控制装置33最好可以被编程，并与记录装置34相连，使得能够记录系统的全部操作以及各种工作参数的变化。
控制装置33也可以起动加热/冷却装置29，使得容器16内的处理材料的温度为所需值。
按照一种改型，本发明的再循环系统10至少包括第三个容器16c，它作为一个缓冲存贮，并且最好通过关闭其相关的封闭装置20c-19c使其保护充满并处于一定压力下。
在紧急情况下，或在其它容器16中的一个的维修期间，排放封闭装置19c被自动地打开向浸渍箱13供料。
按照另一种改型，有三个以上的容器16，至少其中一个处于填充状态并且至少一个处于排放状态。
按照图2所示的另一种改型，再循环系统110包括至少两对容器16，即16a-116a和16b-116b。
当容器对16a-116a处于填充状态时，容器对16b-116b处于排放状态，反之亦然。
两对容器16a-116a和16b-116b与同一排放管18相连，通过该管它们按照上述的方法在不同时间被填充。
在这种情况下，形成一对的容器16-116通过中间连接管35连在一起，其上具有连接阀装置15。
连接阀装置15在填充步骤期间是打开的，从而在构成一对的两个容器16和116内提供相同的液量，并且当液量达到预定值时被关闭。
容器16a和16b与第一供料管17相连，而容器116a、116b与第二供料管117相连。
借助于系统110，能够使容器16a-116b或16b-116b当被充满时处于不同压力下。用这种方式，在特定的工作条件下就可以向浸渍箱13供应不同压力的两股酸洗液，两股酸洗液分别通过供料管17和117供应。
同样，如前所述，容器116与注入封闭装置120和排放封闭装置119相连。
而且，系统110中的容器116包括前述的图1中系统10的容器16的全部零件和附件，具体地说，例如空气进入阀121，空气排出阀122，安全阀123，排入阀124，压力传感器125，液量传感器126和温度传感器127。
而且，供料管117配有相关的过滤装置131和辅助加热/冷却装置132，后者由相关的温度传感器140控制。
此外，容器116包括相关的PH计137，它和装置36相连，用来使酸溶液恢复到其正确的值。装置36配备有相关的封闭阀139。
还包括相关的搅拌装置141。
在图2所示的酸洗设备情况下，再循环110也可有利地用于对浸渍箱13供应两种不同类型的酸溶液A和B，或供应同一类型但不同浓度的酸溶液。
在此例中，容器对16a-116a与一种类型的酸溶液A相关，而另一对容器16b-116b与另一种类型的酸溶液B相关。
如上所述，酸溶液A可以和酸溶液B的浓度与/或成份不同。
例如，在对不锈钢进行酸洗处理的情况下，酸溶液A和酸溶液B由不同浓度的硝酸(HNO3)和氢氟酸(HF)的混合物组成。
不同的酸溶液A和B可以交替地送入浸渍箱13，从而供给金属条14进行不同的酸洗处理。
具体地说，当酸溶液A被送入浸渍箱13时，容器16a(或116a)处于填充状态，而容器116a(或16a)处于排放状态。
在这种情况下，另一对容器16b-116b与浸渍箱13隔离，这是由于其封闭阀装置20b-120b-19b-119b是关闭的。
两对容器16a-116a和16b-116b与同一个排同管18相连，通过该排出管使各个酸溶液A或B在各自的容器16-116内按上述方法进行再循环。
在下一步，浸渍箱13按上述方法被供以酸溶液B，而容器对16a-116a将借助于封闭阀装置20a-120a-19a-119a被关阀而与浸渍箱13隔离。

Claims (16)

1．一种在表面处理与精加工过程中对处理材料进行再循环的系统，该系统可与酸浸和/或酸洗设备(12)联合使用，或与利用加热形成金属镀层的设备(12)联合使用，设备(12)至少包括含有处理材料(11)的一个浸清箱(13)，使处理材料(11)对被处理材料逆流循环，被处理材料最好为金属条(14)，处理材料(11)可由酸溶液或熔化金属构成，例如锌或铝，浸渍箱(13)包括一排出管(18)和一供给管(17)，该系统的特征在于，它包括至少两个容器(16a,16b)，它们可被气密性地密封，并且是耐压型的，它们并排安置，并与排出管(18)和供给管(17)相连，每个容器(16a-16b)包括独立的注入封闭装置(20)和独立的排放封闭装置(19)，每个容器(16a-16b)通过供气态流体进入的进入阀装置(21)和处于一定压力下的气态流体设备相连，并通过流出阀装置(22)和大气相连，每个容器(16a-16b)具有第一填充状态和第二排放状态，每个容器(16)至少包括压力传感装置(25)，液量传感装置(26)和温度传感装置(27)，酸度传感装置(37)。
2．如权利要求1的再循环系统，其中当一个容器(16a)处于注入封闭装置(20a)打开排放封闭装置(19a)关闭的填充状态时，另一个容器(16b)则处在注入封闭装置(20b)关闭而排放封闭装置(19b)打开的排放状态，并且反之亦然。
3．如权利要求1或2的再循环系统，其中每个容器(16a)包括与能够处理并中和酸气的系统相连的排出阀装置(22)。
4．如权利要求1的再循环系统，其中每个容器(16)包括用来搅拌处理材料(11)的装置(41)。
5．如权利要求1的再循环系统，其中每个容器(16)包括用来加热/冷却含在容器(16)中的处理材料(11)的装置(29)。
6．如权利要求1的再循环系统，其中供给管(17-117)和/或排出管(18)至少与加热装置协同工作。
7．如权利要求1的再循环系统，该系统被一自动控制装置(33)所控制，控制装置(33)接收来自传感器(25-26-27)的信号，并且发出信号去控制和启动封闭装置(19-20)和阀装置(21-22)。
8．如权利要求1的再循环系统，其中控制装置(33)包括视与/或声报警装置(28)。
9．如权利要求1的再循环系统，其中至少包括与其它容器(16a-16b)并排安置的第三容器(16c)，该第三容器(16c)作为缓冲存贮容器并保护充满且处于一定压力下。
10．如权利要求1的再循环系统，其中至少一个容器被至少一对和同一排放管(18)相连的容器(16a-116a,16b-116b)所取代，这些容器(16a-116a,16b-116b)也与各个供给管(17-117)相连，这些导管(18-17-117)具有相关的注入封闭装置(20-120)和排出封闭装置(19-119)。
11．如权利要求10的再循环系统，其中容器(16-116)被保持在不同压力下。
12．如权利要求10的再循环系统，其中容器(16-116)含有浓度与/或成分不同的处理材料。
13．如权利要求10到12的任一权利要求的再循环系统，其中每对容器(16a-116b,16b-116b)包括一连接管(35)，它与连接阀装置(15)相连，并把一个容器(16a-116b，)与另一容器(16b-116b)连接成一对。
14．如权利要求13的再循环系统，其中连接阀装置(15)在填充步骤期间是打开的，在借助打开空气进入阀(21-121)进行加压之前是关闭的。
15．如权利要求1的再循环系统，其中封闭装置(19-20)与清除研磨杂质的装置相连。
16．如权利要求1的再循环系统，其中包括装置(36)，用来控制并供给浓缩的酸溶液，装置(36)至少与一个存贮浓缩酸溶液的箱(38)相连。
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