CN112789122B - 超声脱脂管理 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在清洁设备中对移动的带(S)进行连续清洁的方法，该清洁设备包括：容纳有水溶液(3)的槽(2)；浸没在所述水溶液中的用于将所述带引导到所述槽中的至少一辊(4)；至少一超声发射装置(5)；用于将水溶液供至所述槽内的装置(6)；用于排空所述槽的装置(7)；用于估计槽中的水溶液液位(9)的装置(8)；用于计算每个超声发射装置至水溶液液位的距离的装置(10)；以及用于控制所述至少一个超声发射装置的功率的装置(11)，所述方法包括连续进行的以下步骤：估计槽中的水溶液液位；计算每个超声发射装置至水溶液液位的距离；将每个超声发射装置至水溶液液位的距离与确定的阈值进行比较。

Description

超声脱脂管理

本发明涉及一种用于利用超声在槽中对带进行连续清洁的设备。这种发明简化了所述清洁槽的整体管理。

在冶金领域中，生产具有高表面质量的带是至关重要的。在轧制步骤中，铁、金属颗粒、灰尘和油脂粘附至金属带。这种粘附物引起涂覆后的带的表面质量劣化，原因在于这种粘附物将被夹在涂层下面并且因此表面将不光滑。为了避免这种缺陷，在涂覆步骤之前对带进行清洁。通常，这在轧制操作之后且在退火或涂覆之前发生。为此，大多数的清洁生产线在其清洁操作中使用电解工艺。然而，这种技术具有高安全风险，原因在于H₂的积累导致诸如火灾之类的安全隐患。因此，已经开发出使用超声的清洁生产线以代替电解工艺。自然地，已经出现了新的问题，尤其是关于超声发射装置的管理。通常，使用将振荡电能转换为机械能的换能器以产生超声。尽管出现了这些问题，但这种生产线是有趣的，原因在于：换能器是更安全、产生的副产品更少的且具有较低的耗电量，因此是更加环保的。

超声清洁工作归功于超声波(或更普遍地声波)通过水溶液的传播，这诱导水溶液压力的局部变化。当负压足够低(低于水溶液蒸气压)时，水溶液内聚力分解，并且形成气泡(也被称为空化气泡)。然后，这些气泡经受压力变化(由于声波传播)，这导致这些气泡相继地膨胀和收缩，直到这些气泡破裂为止。超声波诱导热效应，但由于空化也会产生机械效应。的确，当空化气泡破裂时会发生两种现象：

-由于气泡中存在的气体的剧烈压缩而产生冲击波，

-微型喷嘴：在固体表面附近，气泡内爆变得不对称并且所产生的冲击波产生了指向固体表面的水溶液微型喷嘴。微型喷嘴对固体表面的冲击富含能量，并且这种机械效应可以用于镀锌以在冷轧之后对带的表面进行清洁。

专利KR 2005 006 3145公开了一种清洁钢板的设备。所述钢板行进通过填充有碱性溶液的槽，其中，超声发射装置布置在安置于正在行进的板的每个侧部上的盒的内部。

然而，通过使用以上方法及其设备，不能有效地管理超声发射装置的功率。

本发明的目的在于提供一种解决前述问题的方案。

该目的通过提供根据权利要求1的方法来实现。该方法也可以包括权利要求2至7的任何特征。该目的也通过提供根据权利要求8至13的装置来实现。

通过对本发明的以下详细描述，本发明的其他特征和优点将变得明显。

为了说明本发明，将特别地参照以下附图对非限制性示例的各种实施方式和试验进行描述：

图1A和图1B示出了具有超声发射装置的槽的实施方式的侧视图和前视图。

图2A和图2B示出了具有超声发射装置的槽的第二实施方式的侧视图和俯视图。

图3A和图3B示出了管状压电换能器的两个实施方式。

图4A和图4B示出了具有以向上和向下的方式安置的超声发射装置的超声槽的两个实施方式的侧视图。

图5表示本发明的特定实施方式。

图6示出了超声发射装置的类型对清洁效率的影响。

本发明涉及一种用于在清洁设备中对移动的带进行连续清洁的方法，该清洁设备包括：槽，该槽容纳有水溶液；至少一辊，该辊浸没在所述水溶液中并用于将所述带引导到所述槽中；至少一超声发射装置；用于将水溶液供至所述槽内的装置；用于排空所述槽的装置；用于估计槽中的水溶液液位的装置；用于计算每个超声发射装置至水溶液液位的距离的装置；以及用于控制所述至少一个超声发射装置的功率的装置，所述方法包括以下连续进行的步骤：

-估计槽中的水溶液液位；

-计算每个超声发射装置至水溶液液位的距离；

-将每个超声发射装置至水溶液液位的距离与确定的阈值进行比较。

如图1A和图1B中所示，正在行进的带S的清洁设备1包括槽2、在所述槽的内部的水溶液3。清洁设备1还包括浸没在所述水溶液3中的至少一辊4、至少一超声发射装置5、用于对槽供给水溶液的装置6和用于对槽进行排空的装置7。此外，清洁设备1还包括用于估计水溶液液位9的装置8、用于计算每个超声发射装置至水溶液液位的距离的装置10以及用于控制至少一个超声发射装置5的功率的装置11。

供给装置6优选地位于槽的上部部分中或槽的顶部处，从而允许对槽进行更好地填充，因此清洁时间和带行进通过水溶液的距离增加。排空装置7安置在槽的下部部分中并且优选地在槽的底部处，以尽可能地排空槽，这种装置可以是与倾倒、再循环或再生过程连接的管道和阀门。

浸没的至少一个辊4优选地在槽的底部处但在排空装置7的上方，这种布置结构增加了带S前进通过水溶液3的距离和清洁时间，从而改善了清洁。

水溶液3通过供给装置6诸如管道和阀门被引入到槽中，供给装置6优选地连接至填充有溶液的另一槽(未示出)。

清洁设备1优选地包括安置在所述槽2的上方的至少两个外辊12，在槽的每个侧部上有至少一个外辊，例如：一个外辊在超声清洁设备的上游侧13上，另一外辊在超声清洁设备的下游侧14上。辊12和辊4优选地具有相同的取向，例如，辊12和辊4的旋转轴线是平行的。辊的定位应该允许带S行进通过水溶液3而不会扭曲。

用于估计水溶液液位9的装置8可以是压差捕获器或在静液压方法中使用的任何装置。用于测量水溶液液位的装置8也可以由沿着浴高度设置的多个水溶液液位指示器组成，以指示水溶液的存在或不存在，从而允许估计两个指示器之间的水溶液液位。这种液位指示器可以是振动液位开关。

至少一个超声发射装置5在所述槽2的内部安置在供给装置6的下方且优选地在浸没的辊4的上方。

用于控制至少一个超声发射装置的功率的装置11单独地控制每个超声发射装置的开或关，例如：每个超声发射装置是否产生超声。

获知超声发射装置的位置，例如：超声发射装置定位在何高度处，以及借助于用于估计水溶液液位的装置而获得的水溶液液位，用于控制至少一个超声发射装置5的功率的装置11确定每个超声发射装置5至水溶液液位的距离并将该距离与确定的阈值进行比较。所述确定的阈值等于最小距离：在该最小距离处，超声发射装置5应该浸没在水溶液3中以使用超声发射装置5，而不会损坏或破坏超声发射装置。

在使用多个水溶液指示器的情况下，每个水溶液液位指示器优选地至少安置在超声发射装置的上方的等于确定的阈值的距离处。因此，用于计算每个超声发射装置至水溶液液位的距离的装置10确定每个超声发射装置是否在水溶液液位下方的至少等于确定的阈值的距离处。

将超声发射装置5连接至用于控制超声发射装置的功率的装置11的电线可以安置在机架(rack)中。这种布置结构允许防止由于电线被切断或损坏而造成的危险和生产线的停止。

在现有技术中，似乎必须手动管理超声发射装置的功率。相反，利用根据本发明的方法，似乎可以根据水溶液液位自动地管理超声功率。

图2A和图2B示出了连续清洁设备的第二优选实施方式的侧视图和俯视图，其中，带S主要水平地移动通过水溶液。

优选地，所述方法还包括以下步骤：减小超声发射装置至水溶液液位的距离在所述确定的阈值以下的该超声发射装置的功率。这种方法改进了先前提出的方法，原因在于：由于在水溶液上方的超声发射装置不清洁正在行进的带而消耗更少的能量，这种方法防止了能量损失。显然，这种方法还防止了当超声发射装置未浸没至少确定的阈值时超声发射装置的破裂和/或过热。优选地减小功率以关闭超声发射装置。

优选地，所述水溶液液位被连续地调节以将所有超声发射装置浸没到至少等于确定的阈值的距离。这增强了清洁性能，原因在于：使用了所有超声发射装置，因此充分地利用该设备。在连续清洁设备中，用于控制功率的装置11不仅连接至用于测量水溶液液位9的装置8和超声发射装置管理系统11，而且连接至供给装置6和排空装置7。

优选地，所述方法还包括以下步骤：当超声发射装置至水溶液液位的距离大于或等于所述确定的阈值时，增加超声发射装置的先前减小的功率。该步骤改进了所描述的方法，原因在于：使用了可以有效地使用的所有超声发射装置，因此清洁效果尽可能高。优选地增加功率，以便超声发射装置以其最大功率使用。

优选地，所述带是金属带。更优选地，所述金属带是钢带。

优选地，所述水溶液包含在10克/升与40克/升之间的碱产品。显然，在该范围内的碱产品浓度提高了清洁度并有效地使用了碱产品。可以使用其他溶液比如酸性溶液或中性溶液，溶液的选择取决于基板和污染物。

优选地，所述水溶液处于在30℃与80℃之间的温度。显然，清洁溶液的温度越高，该过程的清洁效率越好，但是超声发射装置的寿命越短。该范围似乎是清洁效率与超声发射装置寿命之间的最佳折衷。

优选地，所述连续清洁设备1包括用于测量带的速度的装置，并且当带的速度低于5m.s^-1时，关闭超声发射装置。甚至更优选地，当带的速度为0m.s^-1时，关闭超声发射装置。其当生产线出现问题时允许减少能耗。为此，带的速度被发送至超声发射装置管理系统11(未示出)。

本发明还涉及一种用于对带S进行连续清洁的设备1，该设备1包括：

-槽2，该槽2容纳有水溶液3；

-至少一辊4；

-至少一超声发射装置5；

-将水溶液供至所述槽内的装置6；

-用于排空槽的装置7；

-用于估计水溶液液位的装置8；

-用于计算每个超声发射装置至水溶液液位9的距离的装置10；

-用于控制至少一个超声发射装置5的功率的装置11；以及

-电线W，该电线W将所述用于控制至少一个超声发射装置5的功率的装置11与至少一个超声发射装置5连接。

优选地，如图3A和图3B中所示，所述至少一个超声发射装置是由于至少一个压电换能器160而振动的共振器杆15。这种超声发射装置可以是推挽式(push-pull)换能器5’。这种超声发射装置允许超声的全向发射。因此，与容纳有超声发射装置的盒相比，这种超声发射装置提高了清洁效率。如图3A中所示，那种超声发射装置、推挽式换能器通常具有中央共振器杆15，该中央共振器杆15被通常包含至少一个压电换能器160的两个超声驱动器头16包围。所述驱动器头通常包括多个压电换能器。甚至更优选地，所述多个压电换能器以25kHz的频率工作并产生2kW。然而，超声发射装置5”也可以包括仅一个驱动头16’和具有尖端部17的共振器杆，如图3B中所示。

已经进行了多次测试以证明：与配备有可潜水的盒的清洁槽相比，配备有换能器、比如推挽式换能器的清洁槽的效率得以改善。在那些测试中，已经在清洁步骤之前和清洁步骤之后对带样品的清洁度进行了测量。在这些实验中，在24秒期间将带浸没在容纳有65℃的10g.L^-1的NaOH清洁浴的盒中，该盒具有一组功率为2kW的两个推挽式压电换能器、或功率为2kW的可潜水盒。假设的是，在实验条件下24秒的浸没时间对应于大约6秒的直接曝露时间，原因在于：带部分由于其在水溶液中移位而仅在四分之一的实验时间期间面对超声发射装置。

如下表所示的，清洁效率是：“清洁步骤之前的估计清洁度”除以“清洁步骤之后的估计清洁度”。为了评估清洁度，将3M 595Scoth^TM粘附剂按压在带表面上，以将铁粉和油粘在粘附剂上。然后通过反射计测量Scotch的反射率。该反射率与每平方米铁粉的密度有关。粘附至粘附剂的铁粉越多，粘附剂的反射率将越低。因此，粘附剂的反射率越高，带越清洁。下表包含实验的主要参数。在图6中，绘制了针对两种类型的超声发射装置的用于各种带速度的清洁效率：推挽式管和可潜水盒。

优选地，所述共振器杆具有与带的宽度平行的长度。甚至更优选地，杆以覆盖整个带宽度的方式平行于带宽度定位，如可以在图1B中看出的。这种布置结构应该改善清洁效率和沿着带宽度的清洁均匀性。当槽包括具有小于带宽度的共振器杆长度的至少两个共振器杆时，共振器杆偏移以覆盖整个带宽度。

驱动器头可以固定在槽壁上或附接至槽壁，如图1A和图1B中所示，或者驱动器头也可以固定在安置于浴的内部的专用机架上。在这两种情况下，应该特别注意电线W以防止危险。

优选地，如图4A和图4B中所示，待清洁的带S具有两个相反的表面，并且根据本发明的设备优选地包括面对所述表面中的每个表面的至少一个超声发射装置5。尽管安置在带的一侧上的超声发射装置清洁了两侧，但是在两侧上具有超声发射装置提高了清洁质量。更有利地，当带在槽中竖向地或大致竖向地行进时，至少一超声发射装置安置在带的如图4A和图4B中所示的面对上和下的两侧上，至少四个超声发射装置安置在所述浴的内部。

优选地，所述设备具有在5瓦/升与25瓦/升之间的功率密度。甚至更优选地，每升功率应该在10W.L^-1与20W.L^-1之间。使用在该范围内的功率密度似乎是在充分清洁与节能之间的最佳折衷，该最佳折衷允许对带进行良好且充分的清洁并且避免能量浪费。

优选地，所述共振器杆和带S以介于40mm与250mm之间且甚至更优选地介于60mm与200mm之间的距离间隔开。这种间隔能够有效地使用超声发射装置。这种间隔距离改进了该设备，原因在于：如果间隔小于40mm，则超声发射装置将由于例如带弯曲或带平整度不规则而最终被带破坏。但是，如果间隔大于200mm，则超声发射装置清洁功率的效率似乎会严重降低。

示例

以下描述将涉及用于连续清洁金属带的两个设备。但是，本发明适用于其中通过使带行进通过包括超声发射装置的水溶液填充槽来清洁带的每个过程。

该清洁过程通过展开先前轧制的带开始。然后，带可以但并非必须经过预脱脂浴步骤、刷洗步骤和漂洗步骤。之后，带将在设备中进行超声波清洁过程。最终，带被干燥并且从而准备根据需要进行退火和涂覆。

示例1

在第一特定实施方式中，利用本发明的教示，使用以下设备。如图5中所示，该设备使用了十个超声发射装置。这些超声发射装置均由安装在共振器杆15’的每个端部处且均以25kHz和2kW使用的两个超声驱动器头16’组成。推挽式换能器在槽2’的内部对角地安装在钢带S’与槽壁之间，这些推挽式换能器每隔200mm设置并且向上面对带面。这些推挽式换能器以等于100mm的距离与带间隔开。杆长1500mm，正在行进的带宽1400mm。所述槽在槽的顶部和底部处分别设置有供给装置(未示出)和排空装置7’。水溶液是在55℃下加热的含有25g L^-1的碱产物的溶液。

用于测量水溶液液位的装置是压差捕获器(未示出)。

每个驱动器头16’在两侧上由附接至槽的平台18支撑，在一侧上，安装有机架19，以允许换能器的电线穿过。电线将每个换能器连接至用于控制换能器的功率的装置11，该装置11安置于浴的外部。用于测量水溶液液位的装置连接至用于计算每个超声发射装置至水溶液液位的距离的装置，该装置也连接至用于控制超声发射装置的功率的装置11。所述用于控制超声发射装置的功率的装置11取决于浴液位，如前所述。

示例2

在第二特定实施方式中，类似于图1A和图1B中所示的实施方式，利用本发明的教示，使用以下设备。该设备使用24个超声发射装置。24个超声装置形成4排，每排6个装置。带的每个面在其前面均具有一排超声装置，两排面向上且两排面向下。每排中的六个装置竖向地对齐并且均以200mm间隔开。每排均安置在带的152mm处。24个超声装置由位于共振器杆的每个端部处且均以25kHz和2kW使用的两个超声波驱动器头组成。杆长1500mm，并且正在行进的带宽1450mm。所述槽在槽的顶部和底部处分别设置有供给装置和排空装置，超声波装置位于供给装置与排空装置之间。该水溶液是在45℃下加热的含有20g L^-1的碱产物的溶液。

用于测量水溶液液位的装置是振动液位开关。安装了六个振动液位开关以在每个超声发射装置的上方具有一个振动液位开关。每个振动液位开关与下方的超声发射设备之间的竖向距离等于确定的阈值，在这种情况下该确定的阈值为4cm。

每个超声发射装置在两侧上均由附接至槽的平台支撑，在一侧上，针对每排装置均安装了机架，以允许换能器的电线穿过。电线将每个换能器连接至用于控制超声发射装置的功率的装置，该装置安置在浴的外部。用于测量水溶液液位的装置连接至用于计算每个共振器杆至水溶液液位的距离的装置，该装置也连接至用于控制超声发射装置的功率的装置。所述用于控制超声发射装置的功率的装置取决于浴液位，如前所述。

上面已经关于目前被认为是实用且优选的实施方式描述了本发明。然而，应该理解的是，本发明不限于说明书中公开的实施方式，并且可以在不脱离本发明的主旨或精神的范围内适当地修改，这可以从所附权利要求书和整体的说明书中获知，并且具有这种改型的热轧钢板的制造方法以及热轧钢板的制造设备也包含在本发明的技术范围内。

Claims (13)

1.一种用于在清洁设备中对移动的带进行连续清洁的方法，所述清洁设备包括：容纳有水溶液的槽；至少一辊，所述辊浸没在所述水溶液中且用于将所述带引导到所述槽中；至少一超声发射装置；用于将水溶液供至所述槽内的装置；用于排空所述槽的装置；用于估计所述槽中的水溶液液位的装置；用于计算每个超声发射装置至所述水溶液液位的距离的装置；以及用于控制所述至少一个超声发射装置的功率的装置，所述方法包括连续进行的以下步骤：

-估计所述槽中的所述水溶液液位；

-计算每个超声发射装置至所述水溶液液位的距离；

-将每个超声发射装置至所述水溶液液位的距离与确定的阈值进行比较；

-减小至所述水溶液液位的距离在所述确定的阈值以下的超声发射装置的功率。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水溶液液位被连续地调节以将所有所述超声发射装置浸没到至少等于所述确定的阈值的距离。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：

-当超声发射装置至所述水溶液液位的距离大于或等于所述确定的阈值时，增加先前减小的该超声发射装置的功率。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述带是金属带。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述水溶液包含在10克/升与40克/升之间的碱产品。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述水溶液处于在30℃与80℃之间的温度。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述清洁设备包括用于测量所述带的速度的装置，并且当所述带的速度低于5m.s^-1时，关闭所述超声发射装置。

8.一种用于对带(S)进行连续清洁的设备(1)，所述设备(1)包括：

-槽(2)，所述槽(2)容纳有水溶液(3)；

-至少一辊(4)；

-至少一超声发射装置(5)；

-用于将水溶液供至所述槽内的装置(6)；

-用于排空所述槽的装置(7)；

-用于估计水溶液液位的装置(8)；

-用于计算每个超声发射装置至所述水溶液液位(9)的距离的装置(10)；

-用于控制所述至少一个超声发射装置(5)的功率的装置(11)；以及

-电线(W)，所述电线(W)将用于控制所述至少一个超声发射装置(5)的功率的所述装置(10)与所述至少一个超声发射装置(5)连接。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述至少一个超声发射装置(5)是由于至少一个压电换能器(160)而振动的共振器杆(15)。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述共振器杆(15)具有与所述带的宽度平行的长度。

11.根据权利要求8至10中的任一项所述的设备，其中，所述带(S)具有相反的两个表面，并且所述设备包括面对所述表面中的每个表面的至少一个超声发射装置。

12.根据权利要求8至10中的任一项所述的设备，其中，所述设备具有在5瓦/升与25瓦/升之间的功率密度。

13.根据权利要求9或10所述的设备，其中，所述共振器杆(15)和所述带(S)以包含介于40mm与250mm之间的距离间隔开。

Images