CN109070149A - 圆柱形长尺寸产品的清洗方法及其实施装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轧制金属的加工，特别地涉及清洗工艺润滑剂，并且可在冷轧、拉拔后，在应用各种类型的涂层之前和精加工产品表面上用于清洗长尺寸产品(管材、线材和棒材)。在一种用于清洗圆柱形长尺寸产品的方法中，所述产品通过具有出口喷嘴的环形室。旋转流的水洗涤溶液和压缩空气通过进口喷嘴进入腔室，在出口喷嘴中的气液流中产生湍流，其中水溶液流的压力从20个大气压变成1个大气压，以便形成脉冲的气液流，其通过逆流供给产品。清洗后，在类似环形室中，用水冲洗产品并使用压缩空气干燥，每种介质通过逆流供给产品。清洗装置包括具有两个切向入口喷嘴和同轴设置的出口喷嘴的环形室。在出口喷嘴中提供有2到10个通道，其纵向轴线与产品的表面相切。本发明的应用产生了流体动力和表面空化，提高了清洗的效率和质量。

Description

圆柱形长尺寸产品的清洗方法及其实施装置

本发明涉及轧制金属制品的加工，即涉及从工艺润滑中清洗，并且可在冷轧、拉拔后，涂覆不同类型的涂层之前以及在精加工产品表面后用于清洗长尺寸产品，特别是管材、线材和棒材。

已知清除污染的方法包括在正常条件下用低于溶解度极限的气体对洗涤液进行初步饱和，通过对待清洗产品的加热，在从液体中排出气体的气液流中进行清洗(发明人的证书USSR号为1030058，V08V3/04，于1983年7月23日公布)。使用这种方法，从液体中产生的气泡在清洗表面的边界层中产生湍流，这提高了清洗质量。

这种方法的缺点是需要对产品进行预热，由于某些工艺和技术原因，这种方法并不总是可行的，并且在经济上不切实际。同时，表面清洗的质量随着氧化膜的可能形成而降低。

另一种清洗长尺寸产品使其免受污染的已知方法包括使产品通过带有喷嘴的环面环形室，其中提供旋转流的洗涤流体，并且在内表面上带有特殊铆合扣件和空腔的喷嘴中产生流动湍流(发明人证书USSR号为1276686，С23G3/04，С25D19/00，1986年12月15日公布)。

该装置的设计不能在环形室内产生足够的流动湍流，并且由此不会完全破坏和去除任何污染物，例如难以去除的工艺润滑剂。

作为该方法和设备的原型可接受的最接近的解决方法是当产品通过具有出口喷嘴的环形腔室时通过该装置实现长尺寸产品的清洗方法，在该环形腔室中供应旋转流的洗涤液并添加压缩空气，并且通过使用其内表面上的特殊铆合扣件在出口喷嘴中产生流动湍流(RF专利号为2355484，V08V3/02，V05V1/02，2008年7月27日公布)。

该方法和装置的缺点是：由于供应的气体体积很大，很难去除加工润滑剂的污染物，因此清洗过程的效率低，这导致必须释放过剩的气体，并使清洗过程变得困难。

本发明解决的技术问题是产生流体动力和表面空化，提高清洗效率和质量。

由于在圆柱形长尺寸产品的清洗方法中，当产品通过具有出口喷嘴的环形室时，向该环形室中供应旋转流的洗涤水溶液和压缩空气以及在出口喷嘴中产生气液流的湍流，解决了设有的问题。根据本发明，水溶液流的压力从20个大气压变成1个大气压以形成脉冲气液流，同时向产品供应气液流。此外，将清洗剂以最大1.0％的量加入水溶液中和以洗涤水溶液体积的最大10％的量供应压缩空气。在用洗涤水溶液清洗产品之后，将它们用水冲洗并在带有出口喷嘴的环形室中用压缩空气干燥，并且每种使用的介质从喷嘴逆流向产品供应。

在用于清洗圆柱形长尺寸产品的装置中，所述的装置含有两个输入切向喷嘴的环形室，且出口喷嘴同轴设置，也解决了设有的问题，根据本发明，出口喷嘴由通道制成，其纵向轴线与产品的表面相切。此外，在出口喷嘴中有两个到十个通道，每个通道的截面直径为.05÷2.0mm，在喷嘴的内部和圆柱形产品之间的横截面积S₁与通道横截面的总面积S2的比值满足以下条件：

该装置还额外配备有至少两个类似的环形腔室，用于产品的冲洗和干燥。

当在20至1个大气压的间隔内改变水溶液流的压力并在环形室中的产品表面上形成脉冲气液流时，提供了水力空化效应的产生，由于气液流速的变化，清洗过程加剧，因此气泡改变了它们的尺寸，在急剧压降区域喷嘴出口产生空化效应，气泡爆破并破坏产品表面上的固体污染层。同时，由于流动射流中的水力阻力，逆流流向加工产品的气液流的供应加剧了空化现象。

在工作溶液中使用最大量为1.0％的清洗剂能够降低该工艺的侵蚀性和生态危害，并在高清洗质量下产生低废物环境安全技术。压缩空气的使用量最多为洗涤水溶液总体积的10％是最佳的并且足以产生能够提供破坏和去除任何污染的水力空化，当压缩空气浓度增加超过10％时，由于气体过量而难以形成水力空化，降低了清洗工艺的效率和有效性。

用洗涤水溶液清洗产品后，它们在环形室中用来自出口喷嘴的水以逆流流向加工产品冲洗，以去除其残留物，由于产生流体动力学和表面空化效应，这有助于工艺的强化，效率的提高和清洗质量的改善。用水冲洗后，用压缩空气干燥产品。

具有通道的出口喷嘴的运行(其纵向轴线与产品表面相切)能够在加工产品上的气液流的表面层中产生额外的空化，并且能够强化清洗工艺和提高其质量。最优化的为运行2到10个通道，每个通道的截面直径为0.5÷2.0mm，在喷嘴的内截面和圆柱形产品之间的横截面积S₁与通道横截面的总面积S₂的比值满足以下条件时：

并且由于通过通道的强烈空气吸入和气液流的湍流增加，产生表面空化的附加中心。在出口喷嘴中运行少于两个通道会产生不充分的空化，和运行超过十个通道会导致洗涤溶液泄漏，这会降低清洗效率和质量。实验证明，直径小于0.5，大于2mm的通道的运行，和在比率在通过通道的气液流中存在空气吸入减少，没有提供足够的空化，这也降低了效率和清洗质量。

通过附图说明本发明，图1示意性地示出了用于实施该方法的装置的截面，图2示出了腔室和加工产品的截面，图3示出了图2中的截面A-A-喷嘴的内表面和图4中-将处理过的产品通过洗涤，冲洗和干燥室。

用于实施清洗方法的装置含有环形室1，用于供应洗涤水溶液的喷嘴2，用于压缩空气供应的喷嘴3，具有通道5的出口喷嘴4。长尺寸产品6沿箭头V_тр所示的方向通过洗涤室1。在清洗产品之后，将产品6放入洗涤室7和干燥室8中。

该方法通过下列方式实施。洗涤水溶液9通过喷嘴2供应到环形室1中，和压缩空气通过喷嘴3供应，形成具有包含直径为数微米的气泡的旋转流的气液流。由于水溶液压力9的变化和脉冲气液流的形成，环形室1内的气液流的运动具有湍流特性，当在室1内和沿出口喷嘴4移动时，脉冲气液流的形成改变其速率，由于通过通道5将空气吸入气液流，产生水力空化以及表面空化。由于压力变化，气泡改变它们的尺寸，并且在喷嘴4的出口处，通过急速压力下降区的通道5，气泡爆破并破坏长尺寸产品6表面上的固体污染层，然后用水10冲洗产品，并相应地在环形室7和8中用压缩空气11干燥。

当生产冷轧不锈钢管，在对用于冷轧机的工艺润滑剂如卡斯特罗、石蜡、蜡、巴米勒(Blasomill)、巴拉卡(Blasocut)的去除期间，对清洗方法和设备进行了实验，直径为6÷30mm的冷轧不锈钢管是最难清除的润滑剂，特别是用于清洗直径为10mm的不锈钢管外表面。该装置在出口喷嘴中采用四个直径为1mm通道，其纵向轴线与管道表面相切。截面积S1为35mm²，通道S2的总截面积为3.14mm²，且为了测试，使用含有例如0.5％弗勒特(“Flotter”)试剂的洗涤水溶液，洗涤水溶液的压力为5-10atm，压缩空气压力为2大气压，清洗管与喷嘴内表面之间的间隙为1mm。从产品表面的工艺润滑剂清洗管道外表面后，冲洗后没有残留的污染物，痕迹和水斑，产品表面符合高强度产品表面的设定要求。

使用先前应用的技术，除去这些润滑剂，特别是通过使用高浓度热碱溶液或有机溶剂对浴缸中的管道进行批量脱脂，然后在热水中分批冲洗管道并在空气中干燥或用柔软的材料擦拭，但这不能提供高质量的清洗，此外，这种技术耗费电力和资源，且对环境有害。

所提供的清洗方法在圆柱形长尺寸产品和装置中的应用能够：

·提供流体动力和表面空化的产生，

·将溶液中清洗剂的浓度降低至1％或更低，并提高环境安全性，

·由于去除了残留污染物，提高了产品清洗质量，

·由于使用了不加热的清洗液，降低了电力成本35÷40倍，

·除去工艺润滑剂，无论它们的性质和成分如何，

·降低产出产品的主要成本。

Claims (6)

1.一种圆柱形长尺寸产品的清洗方法，当产品通过具有出口喷嘴的环形室时，向该环形室中供应旋转流的洗涤水溶液和压缩空气以及在喷嘴中产生气液流的湍流，其特征在于，它将水溶液流的压力从20个大气压变成1个大气压以形成脉冲气液流，并且这种气液流以逆流方式供给所述产品。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，清洗剂以最大1.0％的量加入到水溶液中，并且以洗涤水溶液总体积的最大10％的量供应压缩空气。

3.如权利要求1和2所述的方法，其特征在于：用洗涤水溶液清洗产品后，将它们用水冲洗并在带有出口喷嘴的环形室中用压缩空气干燥，并且每种使用的介质从喷嘴逆流向产品供应。

4.一种用于清洗圆柱形长尺寸产品的装置，所述的装置含有具有两个切向喷嘴和同轴设置的出口喷嘴的环形腔室，其特征在于，出口喷嘴由通道制成，通道的纵向轴线与产品的表面相切。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，在出口喷嘴中有两到十个通道，每个通道的截面直径为0.5÷2.0mm，在喷嘴的内表面和圆柱形产品之间的横截面积S₁与通道横截面的总面积S2的比值满足以下条件：

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还额外配备有至少两个类似的环形腔室，用于冲洗和干燥产品。