TWI400359B - Pickling simulation device - Google Patents

Description

酸洗模擬裝置

本發明是有關於一種模擬裝置，特別是指一種用以進行碳鋼試片的模擬酸洗過程的模擬裝置。

一般碳鋼鋼帶在經過高溫熱軋之後，其表面會產生黑色氧化銹膜(以下稱為銹皮)，這種銹皮是熱處理加工作業中導致表面受損的主因，所以必須予以去除方能進行冷軋、退火、電鍍等後續作業。

而以往用以去除銹皮的方法主要可區分為機械方法及化學方法，機械方法例如輥軋法、研磨法、噴砂去銹法等等，化學方法則是將鋼帶沉浸於酸洗溶液中，讓鋼帶在連續輸送過程中，藉由銹皮在酸洗溶液中可以進行溶解化學反應，來將銹皮予以洗除。

一般而言，研發單位會先以圖1所示的習知酸洗模擬設備1來進行實驗，藉以從實驗結果評估酸洗銹皮的改善手段是否可行，再運用於鋼帶輸送過程中的酸洗現場，避免影響現場的作業效率。

參閱圖1，以下則詳細介紹該酸洗模擬設備1的整體結構設計，該酸洗模擬設備1包含一內部儲放有酸洗液10的酸洗槽11，及一馬達12，而該馬達12具有一用來輸出動力的轉軸13，且該轉軸13是以人工方式活動升降(如圖中上、下箭頭所示)。

該轉軸13一般是上升至酸洗槽11上方而未接觸酸洗液10的形態，當進行酸洗模擬實驗時，就會將一碳鋼試片2以一塑膠螺栓14固定於該轉軸13上，之後再降下該轉軸13而使該碳鋼試片2與轉軸13皆浸入控溫完成之酸洗液10中，再啟動該馬達12達到一特定轉速，於一定時間完成酸洗反應後，再將該轉軸13升起，然後以清水洗清該碳鋼試片2，這樣才完成全部的模擬酸洗過程。

然而這樣的設計會產生諸多缺點，爰如下所述：

(1)該轉軸13是先將碳鋼試片2鎖設固定於該轉軸13上後，再浸入酸洗液10，之後才可以啟動馬達12，整個步驟約需3～5秒，碳鋼試片2的酸洗時間就會造成誤差，另外，也會因為塑膠螺栓14的鬆脫時間，而造成取出碳鋼試片2時無法立即進行清洗，以致於仍會有部分酸洗液10殘留產生反應，同樣地也會造成酸洗時間的誤差；

(2)該轉軸13是由室溫狀態進入高溫的酸洗液10中，所以會造成酸洗液10的溫度下降，不易準確地控制酸洗溫度；及

(3)該馬達12會隨著碳鋼試片2的重量差異而造成轉速變異，連帶地也會影響產生實驗誤差。

因此，本發明之目的，即在提供一種可快速簡易地測定碳鋼試片之表面銹皮酸洗程度的酸洗模擬裝置。

於是，本發明酸洗模擬裝置，用以進行一碳鋼試片的模擬酸洗過程，該酸洗模擬裝置包含一內部儲放有酸洗液的酸洗槽、一動力源，及一被該動力源所帶動旋轉的固定單元，其中，該動力源具有一用來輸出動力的轉軸，該固定單元則具有一連設於該轉軸且沉浸於該酸洗槽內之酸洗液中的固定座，及一形成於該固定座上且供該碳鋼試片插設定位的插槽，該碳鋼試片係部分顯露於該插槽外而與酸洗液相接觸，並經由該動力源的轉軸轉動，以使該碳鋼試片於酸洗液中旋轉而進行模擬酸洗過程。

本發明的功效在於，藉由將該碳鋼試片的固定方式改為插設式，可以在該固定座還沉浸於酸洗液中時，就能將該碳鋼試片直接從該固定座上取下，無需如習知技術還要浪費轉軸上下移動與鬆脫塑膠螺栓的時間，因此，可有效避免酸洗時間的誤差。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖2，本發明酸洗模擬裝置3之較佳實施例，用以進行一碳鋼試片4的模擬酸洗過程，該酸洗模擬裝置3包含一支撐座31、一安裝於該支撐座31上且內部儲放有酸洗液5的酸洗槽32、一安裝於該支撐座31上且位於該酸洗槽32上方的動力源33、一安裝於該支撐座31上且供該酸洗槽32置放於其上的加熱源34(本實施例是加熱板型式)，及一被該動力源33所帶動旋轉的固定單元35，其中，該動力源33具有一用來輸出動力的轉軸331。

再一併參閱圖2、3，該固定單元35則具有一連設於該轉軸331且沉浸於該酸洗槽32內之酸洗液5中的固定座351，及一形成於該固定座351上且供該碳鋼試片4插設定位的插槽352；詳細地說，該固定座351具有一連設於該轉軸331的從動軸353、一套設於該從動軸353上的第一固定片354，及一同樣套設於該從動軸353上且與該第一固定片354形成間隔距離並形成有該插槽352的第二固定片355，該第一固定片354則形成有一與該插槽352相對應重合的貫穿孔356。

藉由上述設計，該碳鋼試片4即可穿過該貫穿孔356並插設定位於該插槽352中，而且該碳鋼試片4就會有部分顯露於該插槽352外，而與酸洗液5相接觸，當啟動該動力源33時，其轉軸331就會轉動而帶動該固定單元35整體結構都隨之轉動，以使該碳鋼試片4於酸洗液5中旋轉而進行模擬酸洗過程。

另外要說明的是，為了避免酸洗液5會侵蝕破壞該動力源33與各個轉動構件，所以本實施例酸洗模擬裝置3又另外設計一耐酸型軸封36，用來將該動力源33的轉軸331轉接至該固定座351的從動軸353，以使該動力源33遠離該酸洗槽32中的酸洗液5，有效避免酸洗液5蒸氣的侵蝕作用，並且該固定座351的從動軸353是包覆有耐酸樹脂，該第一、二固定片354、355則是由耐酸樹脂所製造而成，也能藉此避免酸洗液5侵蝕該從動軸353與第一、二固定片354、355，延長上述各個轉動構件的使用壽命。

除了上述耐酸、延伸使用壽命的設計目的之外，本實施例酸洗模擬裝置3也設計有一照明單元37，安裝於該支撐座31上，用以照明該碳鋼試片4於酸洗液5中旋轉而進行模擬酸洗的狀態。

而且本實施例之動力源33是一電動馬達，該酸洗模擬裝置3更包含一與該動力源33形成電連接的定電位控制器38，且該動力源33的轉軸331轉速是與該定電位控制器38所供給的電位值成正比關係。

上述轉軸331轉速與電位值之正比關係可以從圖4中得出相當線性、平滑的直線，轉軸331的實測轉速B=64.202×電位值A-73.857，其中，實測轉速B之單位為RPM(轉/分鐘)，電位值A之單位則為伏特V，再利用下列之經驗值對照表，便可知悉在電位6～9V之間，依據經驗換算得到產線速度D，其單位為MPM(公尺/分鐘)。

另外，本發明所使用的碳鋼試片4尺寸規格為長40mm、寬30mm、厚度6.5mm以內之帶有銹皮的熱軋碳鋼試片4，酸洗液5則採用現場使用或自行配置的酸液，一般可為鹽酸或硫酸的溶液，濃度範圍可為1～20%，酸洗液5溫度可控制於常溫25℃～90℃之間的特定溫度，酸洗液5也可以適當添加酸洗抑制劑，以保護碳鋼試片4不被過度酸洗，一般為胺鹽，常用者為六甲基四胺，濃度為1～2.5g/L。

以下則介紹使用該酸洗模擬裝置3來進行酸洗的實驗過程：

(1)將熱軋鋼捲裁切為長40mm、寬30mm左右之碳鋼試片4；

(2)採用鹽酸作為酸洗液5，濃度範圍約10～18%，酸洗抑制劑為六甲基四胺，濃度為2.5g/L；

(3)在該固定座351沉浸於酸洗液5的時候，將碳鋼試片4穿過該固定座351的貫穿孔356並插設定位於該插槽352中；

(4)酸洗液5是利用該加熱源34來加溫達到80～85℃，酸洗時間為5～30秒鐘；

(5)令該定電位控制器38所供給的電位值為7.0V，轉軸331轉速約為372RPM，對應產線速度為159MPM；及

(6)酸洗完成後，將碳鋼試片4以清水清洗並以熱風烘乾。

藉由上述實驗設計，便可得到碳鋼試片4在產線速度159MPM時，需要花費多少時間才能將銹皮洗除，實驗證明：酸洗10秒仍有部分銹皮殘留，酸洗15秒時則已得到清潔表面，顯示此種類型碳鋼的酸洗完成時間介於10～15秒之間，因此，對於其所屬技術領域中具有通常知識者，便能藉此實驗結果來安排酸洗現場中的產線速度、酸洗液5濃度、酸洗室大小，及酸洗時間，有效地避免酸洗現場的作業效率受到影響。

而本發明酸洗模擬裝置3在實際使用上，會有以下所述之優點：

(1)減少酸洗時間的誤差產生：

由於本發明是將該碳鋼試片4的固定方式改為插設式，所以可以在該固定座351還沉浸於酸洗液5中時，就能將該碳鋼試片4直接從該固定座351上取下，無需如圖1所示習知技術還要浪費轉軸13上下移動與鬆脫塑膠螺栓14的時間，因此，可有效避免產生酸洗時間的誤差。

另外，該碳鋼試片4除了可以利用該插槽352來達到插設定位於該第二固定片355的效果之外，再者，也可以穿伸過該貫穿孔356而倚靠在該第一固定片354上來達到有效定位、不易晃動的效果。

(2)有效地控制酸洗溫度：

本發明之轉軸331與固定座351在進行酸洗步驟時，並不會脫離酸洗液5，而是持續沉浸於酸洗液5中一同加熱，所以可以改善轉軸331與固定座351在脫離酸洗液5時無法恆溫控制的問題，達到準確地控制酸洗溫度之功效。

(3)降低轉速變異：

相較於習知技術，本發明藉由加裝該定電位控制器38，來控制該動力源33的轉軸331轉速，使其不會因為碳鋼試片4的重量大小而影響轉速，而是隨著重量變大而對應地增加電位值，以避免轉軸331的轉速忽大忽小，有效地降低轉軸331的轉速變異。

綜上所述，本發明酸洗模擬裝置3，主要藉由將該碳鋼試片4的固定方式改為插設式，不僅可以快速安裝而減少酸洗時間的誤差產生；另外該轉軸331與固定座351也無需時常上升下降而脫離酸洗液5，所以也能有效地控制酸洗溫度；再者，本發明也可以再額外安裝該定電位控制器38，來降低轉軸331的轉速變異，所以確實能達到本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

3‧‧‧酸洗模擬裝置

31‧‧‧支撐座

32‧‧‧酸洗槽

33‧‧‧動力源

331‧‧‧轉軸

34‧‧‧加熱源

35‧‧‧固定單元

351‧‧‧固定座

352‧‧‧插槽

353‧‧‧從動軸

354‧‧‧第一固定片

355‧‧‧第二固定片

356‧‧‧貫穿孔

36‧‧‧耐酸型軸封

37‧‧‧照明單元

38‧‧‧定電位控制器

4‧‧‧碳鋼試片

5‧‧‧酸洗液

圖1是一側視結構圖，說明習知酸洗模擬設備的整體結構設計；

圖2是一側視結構圖，說明本發明酸洗模擬裝置之較佳實施例的整體結構設計；

圖3是一立體圖，說明該較佳實施例中之固定單元的細部結構設計；及

圖4是一折線圖，說明該較佳實施例中之轉軸轉速與電位值之正比關係。

3．．．酸洗模擬裝置

31．．．支撐座

32．．．酸洗槽

33．．．動力源

331．．．轉軸

34．．．加熱源

35．．．固定單元

351．．．固定座

352．．．插槽

353．．．從動軸

354．．．第一固定片

355．．．第二固定片

356．．．貫穿孔

36．．．耐酸型軸封

37．．．照明單元

38．．．定電位控制器

4．．．碳鋼試片

5．．．酸洗液

Claims (7)

1. 一種酸洗模擬裝置，用以進行碳鋼試片的模擬酸洗過程，該酸洗模擬裝置包含：一酸洗槽，內部儲放有酸洗液；一動力源，具有一用來輸出動力的轉軸；及一固定單元，具有一連設於該轉軸且沉浸於該酸洗槽內之酸洗液中的固定座，及一形成於該固定座上且供該碳鋼試片插設定位的插槽，該固定座具有一連設於該轉軸的從動軸、一套設於該從動軸上的第一固定片，及一同樣套設於該從動軸上且與該第一固定片形成間隔距離並形成有該插槽的第二固定片，該第一固定片則形成有一與該插槽相對應重合的貫穿孔，該碳鋼試片係穿過該貫穿孔並插設定位於該插槽中，該碳鋼試片係部分顯露於該插槽外而與酸洗液相接觸，並經由該動力源的轉軸轉動，以使該碳鋼試片於酸洗液中旋轉而進行模擬酸洗過程。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之酸洗模擬裝置，其中，該動力源是一電動馬達，該酸洗模擬裝置更包含一與該動力源形成電連接的定電位控制器，且該動力源的轉軸轉速是與該定電位控制器所供給的電位值成正比關係。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之酸洗模擬裝置，更包含一耐酸型軸封，用來將該動力源的轉軸轉接至該固定座的從動軸。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之酸洗模擬裝置，其中， 該固定座的從動軸是包覆有耐酸樹脂，該第一、二固定片則是由耐酸樹脂所製造而成。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之酸洗模擬裝置，更包含一支撐座，該酸洗槽係安裝於該支撐座上，該動力源同樣是安裝於該支撐座上且位於該酸洗槽上方。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之酸洗模擬裝置，更包含一加熱源，安裝於該支撐座上，且該酸洗槽是置放於該加熱源上。
7. 依據申請專利範圍第6項所述之酸洗模擬裝置，更包含一照明單元，安裝於該支撐座上，用以照明該碳鋼試片於酸洗液中旋轉而進行模擬酸洗的狀態。