CN114514077B - 用于对移动的钢带进行连续清洁的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及行进的带S的连续清洁设备1，该连续清洁设备包括槽2、在所述槽2内的水溶液3。该连续清洁设备还包括浸没在所述水溶液3中的至少一个辊4、至少一个超声发射装置5、用于对槽供给水溶液的装置6以及用于将槽排空的装置7。此外，该连续清洁设备还包括用于估计水溶液液位的装置8、用于为每个超声发射装置5计算其与水溶液液位的距离的装置9、以及用于对至少一个超声发射装置5的功率进行控制的装置10、以及在所述槽的至少一个横向侧部上的至少一个不可渗透的可闭合的开口11，所述至少一个超声发射装置5能够行进通过所述开口。

Description

用于对移动的钢带进行连续清洁的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于对带进行连续清洁的包括至少一个换能器的清洁槽。这样的发明提高了清洁工艺的清洁效率。

背景技术

在冶金领域中，生产具有高表面质量的带是非常重要的。在轧制步骤期间，铁、金属颗粒、灰尘和油脂粘附至金属带。这些粘附物引起涂覆后的带表面质量的劣化，原因在于这些粘附物将被夹在涂层下方并且因此表面将不光滑。为了避免这些缺陷，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，这种技术由于H₂的积聚导致诸如火灾之类的安全隐患而具有高的安全风险。因此，已经开发了使用超声的清洁生产线来代替电解工艺。

超声清洁是通过超声波(或更笼统地，声波)穿过水溶液传播而起作用的，这种传播诱发水溶液压力的局部变化。当负压力足够低(低于水溶液蒸汽压力)时，水溶液的内聚力被破坏，并且气泡(也被称为空化气泡)形成。然后，这些气泡经受压力变化(由于声波传播)，压力变化导致这些气泡连续地膨胀和收缩，直到这些气泡破裂为止。超声波诱发热效应，但由于空化也会产生机械效应。实际上，当空化气泡破裂时会出现两种现象：

-由于气泡中存在的气体的剧烈压缩而产生冲击波，

-微射流：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射流。微射流对固体表面的冲击是高能的，并且这种机械效应可以在通电流时使用，以用于在冷轧之后对带表面进行清洁。

专利KR 2005 006 3155公开了一种清洁钢板的器具。所述钢板行进通过填充有碱性溶液的槽，在该槽中，超声发射盒或箱安置在行进的板的每一侧上。那些超声发射盒包括粘在箱侧面上的超声发射装置，比如压电换能器。当压电换能器振动时，振动被传递至箱侧面并且然后被传递至溶液。因此，超声波在清洁浴中传播并传播到带上。它增大了清洁效率。

然而，通过使用上述方法及其设备，清洁效率不是最佳的。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决前述问题的解决方案。

该目的通过提供一种根据权利要求1所述的设备来实现。该方法还可以包括权利要求2至7所述的任意特征。该目的也通过提供一种根据权利要求8至10所述的方法来实现。

本发明的其他特征和优点将根据本发明的以下详细的描述变得明显。

附图说明

为了说明本发明，将特别地参照以下附图来对多个实施方式以及非限制性示例的试验进行描述：

图1A和图1B显示了配备有换能器的槽的实施方式的侧视图和前视图。

图2A和图2B显示了配备有换能器的槽的第二实施方式的侧视图和俯视图。

图3A和图3B示出了换能器的两个实施方式。

图4A和图4B显示了支撑换能器的装置的两个实施方式。

图5示出了换能器和相关联的波的优选的布置结构。

图6示出了超声发射装置的类型对清洁效率的影响。

具体实施方式

本发明涉及一种用于对移动的钢带S进行连续清洁的设备1，设备1包括：

-槽2，所述槽2容纳水溶液3，

-至少一个辊4，所述至少一个辊4用于将所述带引导到所述槽2中，

-至少一个换能器5，所述至少一个换能器5浸没在水溶液3中。

图1A是连续清洁设备的侧视图，并且图1B是连续清洁设备的前视图。如图1A和图1B中所图示的，移动的带S的连续清洁设备1包括槽2、在所述槽内的水溶液3。该设备还包括浸没在所述水溶液3中的至少一个辊4以及至少一个换能器5。水溶液可以包含碱性产品或酸性溶液或中性溶液，以提高清洁效率。溶液的选择取决于基质和污染物。

槽还可以包括用于将水溶液供给到槽中的装置6以及将槽排空的装置7。

如图1A中所图示的，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，因此清洁时间以及带穿过水溶液所行进的距离增加。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，以便尽可能地排空槽，这样的装置可以是与倾倒、再循环或再产生过程相关联的管道和阀。

所述至少一个辊4优选地处于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穿过水溶液3所前进的距离以及清洁时间，从而改善了清洁。

水溶液3通过诸如管道和阀之类的供给装置6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)。

如图1A中所图示的，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8，在所述槽的每侧上具有至少一个外辊，例如：一个外辊在超声清洁设备的上游侧9，另一个外辊在超声清洁设备的下游侧10。辊8和辊4优选地具有相同的取向，例如，辊8和辊4的旋转轴线是平行的。辊的定位应该优选地允许带S行进通过水溶液3而不会扭曲。

此外，清洁设备还可以包括用于估计水溶液液位的装置11。用于估计水溶液液位的装置11可以是差动压力捕获器、振动液位开关或者在流体静力学方法中使用的任何装置。

至少一个换能器5安置在所述槽2内，优选地位于供给装置6下方并且优选地位于辊4上方。

图2A和图2B显示了连续清洁设备的第二优选实施方式的侧视图和俯视图，与其中带S主要竖向地行进的图1A和图1B相比，在图2A和图2B中带S主要水平地移动通过水溶液。

如图3A和图3B中所图示的，换能器5由共振器杆12制成，共振器杆12在任一端或两端处具有驱动头13，比如推拉式压电换能器。所述驱动头13通常包括若干压电换能器130。共振器杆12由于至少一个驱动头13而振动。这样的系统全方向地发射超声。当换能器仅包括一个驱动头时，另一端14优选地是圆形的或尖的，如图3B中所图示的。

如图4A和图4B中所图示的，换能器5优选地由槽壁2或者固定至槽壁的支撑件15、150和支撑件151支撑。优选地，连接至所述驱动头13的电线16穿过槽壁2并且不浸没在水溶液中，也不与水溶液接触。

换能器能够以20kHz与60kHz之间的频率工作。优选地，换能器以至少25kHz的频率工作。优选地，换能器以最大40kHz的频率工作。每个换能器优选地能够以500kW至3000kW的功率工作。甚至更优选地，每个换能器的功率至少为2000kW。

在清洁过程期间，浴液位能够变化到换能器不再浸没的程度，在这种情况下，优选地关闭未浸没的共振器，以避免因过热而损坏。在维护操作期间，槽可以被排空，在这种情况下，优选地关闭共振器，以避免因过热而损坏。总的来说，当共振器未浸没在水溶液表面以下至少3cm时，优选地关闭共振器，以降低因过热而损坏的风险。

与现有技术中已知的清洁槽相比，根据本发明的包括至少一个换能器的清洁槽允许提高清洁效率，现有技术中已知的清洁槽包括浸没盒，浸没盒带有具有相同工作频率的超声发射器装置。

已经进行了多次测试以证明：与配备有可潜水盒的清洁槽相比，配备有换能器、比如推拉式换能器的清洁槽的效率提高。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。在那些实验中，带在24秒期间浸没在下述盒中：该盒容纳有处于65℃下的、具有10g.L^-1的NaOH的清洁浴，并且容纳有一组两个功率为2kW的推拉式压电换能器或者功率为2kW的可潜水盒。据假设，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，这是因为带部分由于其移位通过水溶液而仅在四分之一的实验时间期间由超声发射器装置面对。

如下表中所示的，清洁效率为：“清洁步骤前所估计的清洁度”除以“清洁步骤后所估计的清洁度”。为了估计清洁度，将3M 595 Scoth^TM粘附剂按压在带表面上，以将铁粉和油粘到粘附剂上。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，绘制了针对以下两种类型的超声发射装置的对于各种带速度的清洁效率：推拉式管和可潜水盒。

优选地，所有起作用的共振器完全浸没在溶液表面下方至少3cm。这允许降低共振器过热的风险。

优选地，如可以在图5中看出，所述换能器5的长度平行于带宽度17。换言之，共振器杆12的长度平行于带宽度17。甚至更优选地，换能器平行于带宽度17定位成使得换能器覆盖整个带宽度。这种布置结构应该提高清洁效率以及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换能器时，共振器杆偏移以覆盖整个带宽度。

优选地，如图1A和图2A中所图示的，槽包括至少两个换能器5。甚至更优选地，槽包括5个、10个或15个换能器。

当带的同一侧上有两个换能器时，这两个换能器优选地彼此偏移与由推拉式换能器产生的波长的(0.5)倍相对应的距离。当超声发射装置的数量等于m时，这些超声发射装置中的每个超声发射装置可以朝向其相邻者进一步偏移类似的距离，即波长的(1/m)倍。例如，如果以25kHz的频率工作的六个换能器用于与水相当的环境中，则取决于许多因素(例如：温度和压力)的波速度约为1500m.s^-1。波长等于波速度除以波频率，因此在这种情况下，1500/25000＝0.06，波长约为6cm。在超声发射装置产生波长为6cm的超声的情况下，它们应该彼此横向偏移(1/6)×6＝1cm。

如可以在图5中看出，这种布置结构防止具有沿带移动的方向对准的两个节点18。这种偏移允许改善清洁均匀性，原因在于这种偏移确保了带的所有点暴露于至少一个超声波。

优选地，换能器5和带S以包括在40mm与250mm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。这种间隔距离改善了设备1，这是因为，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S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地降低。

优选地，所述带S的每个表面由至少一个换能器面对。尽管安置在带的一侧上的超声发射装置清洁两个表面，但是使超声发射装置面对每个表面提高了清洁质量。换言之，在与图1A和图1B中所示的设备类似的设备中，至少一个换能器5定位在槽壁与带S之间，并且至少一个换能器定位在所述带的下降部分与所述带的上升部分之间。类似地，在与图2A和图2B中所示的设备类似的设备中，至少一个换能器安置在带的上方，并且至少另一个换能器安置在带的下方。

优选地，所述设备的功率密度在5瓦/升单位体积所述水溶液与25瓦/升单位体积所述水溶液之间。甚至更优选地，每升功率在10瓦/升与20瓦/升之间。使用在该范围内的功率密度似乎是在清洁效率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避免能量浪费。

本发明还涉及一种用于在清洁设备中对移动的带进行清洁的方法，该清洁设备包括容纳水溶液3的槽2、用于将所述带引导到所述槽2中的至少一个辊4、浸没在水溶液中的至少一个换能器5，所述方法包括以下步骤：

-将所述移动的带浸没到所述水溶液3中，

-使用浸没在水溶液中的所述至少一个换能器向所述水溶液中发射超声。

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且高效地利用了碱产品。

优选地，所述水溶液保持在30℃与80℃之间的温度。显然，清洁溶液温度越高，工艺的清洁效率越好，但换能器的寿命越短。该范围似乎是在清洁效率与超声发射装置寿命之间的最佳折衷。

上面已经针对目前被认为是实用的和优选的实施方式对本发明进行了描述。然而，应该理解的是，本发明不限于说明书中所公开的实施方式，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个说明书获知，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器具也包含在本发明的技术范围内。

Claims (10)

1.一种用于对移动的钢带(S)进行连续清洁的设备(1)，所述设备(1)包括：

-槽(2)，所述槽(2)容纳水溶液(3)，

-至少一个辊(4)，所述至少一个辊(4)用于将所述带引导到所述槽(2)中，

-至少一个换能器(5)，所述至少一个换能器(5)浸没在所述水溶液中，

其中，每个换能器由共振器杆制成，所述共振器杆在任一端或两端处具有驱动头，所述驱动头包括多个压电换能器，所述共振器杆由于所述驱动头而振动，并且所述至少一个换能器平行于带宽度定位成使得所述至少一个换能器覆盖整个带宽度。

2.根据权利要求1所述的用于对移动的钢带进行连续清洁的设备，其中，所述至少一个换能器能够以20kHz与60kHz之间的频率工作。

3.根据权利要求1所述的用于对移动的钢带进行连续清洁的设备，其中，所述至少一个换能器能够以500kW至3000kW的功率工作。

4.根据权利要求3所述的用于对移动的钢带进行连续清洁的设备，其中，所述换能器(5)的长度平行于所述带的宽度。

5.根据权利要求3或4中的任一项所述的用于对移动的钢带进行连续清洁的设备，其中，所述换能器(5)和所述钢带(S)以包括在40mm与250mm之间的距离而间隔。

6.根据权利要求1至4中的任一项所述的用于对移动的钢带进行连续清洁的设备，其中，所述带S的每个表面由至少一个换能器面对。

7.根据权利要求1至4中的任一项所述的用于对移动的钢带进行连续清洁的设备，其中，所述设备的功率容量在5瓦/升与25瓦/升单位体积所述水溶液之间。

8.一种用于在清洁设备中对移动的带进行清洁的方法，所述清洁设备包括容纳水溶液(3)的槽(2)、用于将所述带引导到所述槽(2)中的至少一个辊(4)、浸没在所述水溶液中的至少一个换能器，所述方法包括以下步骤：

-将所述移动的带浸没到所述水溶液(3)中，

-通过浸没在所述水溶液中的所述至少一个换能器向所述水溶液中发射超声，

其中，每个换能器由共振器杆制成，所述共振器杆在任一端或两端处具有驱动头，所述驱动头包括多个压电换能器，所述共振器杆由于所述驱动头而振动，并且所述至少一个换能器平行于带宽度定位成使得所述至少一个换能器覆盖整个带宽度。

9.根据权利要求8所述的用于在清洁设备中对移动的带进行清洁的方法，其中，所述水溶液包含10克/升与40克/升之间的碱产品。

10.根据权利要求8或9中的任一项所述的用于在清洁设备中对移动的带进行清洁的方法，其中，所述水溶液保持在30℃与80℃之间的温度。