CN107755437B - 一种用于冷轧带钢表面清洗的抛流清洗系统及清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于冷轧带钢表面清洗的抛流清洗系统及清洗方法，包括设于带钢上的多组清洗单元，清洗单元均包括离心抛射装置和吹扫机构，离心抛射装置呈错位排列设于带钢的上方和下方，且带钢上方的离心抛射装置与带钢下方的离心抛射装置相对称设置，吹扫机构也设于带钢的上方和下方，离心抛射装置包括抛射头、旋转轴、进液管和离心叶片，抛射头套设于旋转轴上，使抛射头绕旋转轴角速度旋转，离心叶片具有数片，均匀间隔设于抛射头的外侧上，使数片离心叶片形成圆形状，进液管设于旋转轴上，吹扫机构包括压缩空气管和设于压缩空气管上的数个喷头。本发明能够实现对冷轧后涂镀前的带钢两面的完全清洗，而且简化现有带钢清洗技术中的工艺流程。

Description

一种用于冷轧带钢表面清洗的抛流清洗系统及清洗方法

技术领域

本发明涉及冷轧带钢表面清洗技术，更具体地说，涉及一种用于冷轧带钢表面清洗的抛流清洗系统及清洗方法。

背景技术

随着钢铁工业的发展，市场对涂镀板材的要求越来越高，如汽车板、家电板，不仅要有良好的深冲性、涂装性、耐蚀性，还要有良好的涂镀外观和涂层结合力，这就对涂镀前带钢表面的清洁程度提出更高的要求。而在冷轧轧制后带钢表面附有许多轧制油、机油、铁粉和灰尘等污物，这些污物中的固体颗粒会引起涂镀前的退火炉炉辊结瘤，进而在带钢表面产生压痕及划伤，影响带钢表面质量，另外，未能完全挥发掉的油脂，退火后还会成为残留碳化物，既有损外观，又导致涂层附着力差，影响涂镀产品的竞争能力，因此，涂镀前必须对冷轧带钢表面进行清洗。

涂镀前清洗工序能去除带钢表面在冷轧或存放时产生的脏物，现有技术中普遍采用的清洗方法为碱洗、刷洗、电解清洗、热水刷洗、漂洗、烘干等过程，其清洗的机理是利用碱液浸泡或喷淋的方法与轧制油反应生成可溶于水的肥皂和甘油，并利用电解的方式在带钢表面析出氢气和氧气泡，破坏油膜带走油脂。

现有技术清洗方法工艺过程复杂，装置长而大，投资建设费用高，现有技术中的刷辊与带钢表面机械接触导致刷辊明显的磨损，根据运行方式大多每三个月更换刷辊，这产生相当大的成本，而且刷辊在刷洗过程中有时在带钢表面产生划痕，造成带钢表面质量缺陷，现有技术采用电解清洗，电流密度很大，消耗大量电能，现有技术采用多级热水漂洗，消耗大量水资源。

基于此，为解决传统方法带来的问题，在经过了大量的研究，研制了多种技术和设备，以替代传统的清洗方法。如美国专利US6547886B1中公开了一种采用电解清洗与高压射流清洗的带钢清洗方法及装置，该带钢清洗方法利用高压射流清洗代替了刷洗，避免了带钢清洗后表面质量缺陷，但装置仍比较复杂，电解清洗需要消耗较大电能，且高压射流清洗装置中液体压力易损失，能源消耗较高。又如欧洲专利EP0870854A1中公开了一种采用高压射流清洗与超声波清洗的带钢清洗方法及装置，该清洗方法替代了传统带钢清洗方法中的电解清洗与刷洗，清洗效果较好，但超声波清洗装置结构较复杂，设备投资较大，最新的高压射流清洗技术采用高压泵提供高压，高压泵、喷嘴易损坏，严重影响清洗效果及机组产能。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种用于冷轧带钢表面清洗的抛流清洗系统及清洗方法，能够实现对冷轧后涂镀前的带钢两面的完全清洗，而且简化现有带钢清洗技术中的工艺流程。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种用于冷轧带钢表面清洗的抛流清洗系统，包括设于带钢上的多组清洗单元，每组清洗单元均包括离心抛射装置和吹扫机构，吹扫机构设于离心抛射装置的后端，离心抛射装置呈错位排列设于带钢的上方和下方，且带钢上方的离心抛射装置与带钢下方的离心抛射装置相对称设置，吹扫机构也设于带钢的上方和下方，离心抛射装置包括抛射头、旋转轴、进液管和离心叶片，抛射头套设于旋转轴上，使抛射头绕旋转轴角速度旋转，离心叶片具有数片，均匀间隔设于抛射头的外侧上，使数片离心叶片形成圆形状，进液管设于旋转轴上，用以将清洗液导入至离心抛射装置中，吹扫机构包括压缩空气管和设于压缩空气管上的数个喷头。

所述的离心叶片的外圆半径大于进液管的最大外径。

所述的角速度为1200r/min～2400r/min。

所述的离心叶片为4～16片。

所述的旋转轴与带钢上方和下方的表面呈0～60°夹角设置。

所述的离心抛射装置沿带钢宽度方向横向移动设置。

所述的清洗液为热的去离子水、热的碱液或含有添加剂的液体。

所述的热的去离子水为50～90℃，PH值为6.5～9，所述的碱液温度为50～90℃，浓度为0～30g/L，所述的添加剂为硅酸钠、表面活性剂或磷酸钠。

另一方面，一种用于冷轧带钢表面清洗的抛流清洗方法，包括以下步骤：

S1.在带钢运行方向设置多组清洗单元，将离心抛射装置呈错位排列设于带钢的上方和下方，且带钢上方的离心抛射装置与带钢下方的离心抛射装置相对称设置，将吹扫机构设于离心抛射装置的后端，也设于带钢的上方和下方；

S2.将吹扫机构接通压缩空气源，并启动吹扫机构后，离心抛射装置也进行旋转，将清洗液通过进液管导入至离心抛射装置中，使清洗液随离心抛射装置一起旋转，产生离心力；

S3.在离心力的作用下，使清洗液沿离心叶片向外飞出，从而对带钢表面进行清洗；

S4.清洗好的带钢运行至吹扫机构处后，吹扫机构对带钢表面进行吹扫，去除带钢表面的清洗液或残留物。

所述的S2中，带钢同侧相邻两个离心抛射装置的旋转方向相反。

在上述的技术方案中，本发明的有益效果如下，该清洗系统采用抛射液流的方法对带钢表面进行清洗，能够实现对冷轧后涂镀前的带钢两面的完全清洗，而且简化了现有带钢清洗技术中的工艺流程，降低能源消耗，减少污染排放，实现节能环保，还可以替代现有的冷轧后涂镀前带钢清洗段机组，以满足涂镀机组高表面质量的要求，不影响产线原有产能。

附图说明

图1是本发明的结构俯视图；

图2是图1的下视图；

图3是图2的右视图；

图4是本发明实施例一的示意图；

图5是图4的俯视图；

图6本发明实施例二的示意图；

图7是图6的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合图1至图3所示，本发明所提供的一种用于冷轧带钢表面清洗的抛流清洗系统，包括设于带钢1上的多组清洗单元100，每组清洗单元100包括离心抛射装置2a、2b、2c、2d和吹扫机构，吹扫机构设于离心抛射装置2a、2b、2c、2d的后端，离心抛射装置2a、2b、2c、2d呈错位排列设于带钢1的上方和下方，且带钢1上方的离心抛射装置2a、2b与带钢1下方的离心抛射装置2c、2d相对称设置，其目的是确保清洗液冲击带钢1表面的线速度、射流分布状态等都完全一致，从而确保带钢1下、下表面的清洗质量完全一样。在实际清洗过程中，带钢1上、下表面需要同等清洗质量，因此需要同型号的离心抛射装置2a、2b、2c、2d来实现清洗液抛射，而且，同型号的离心抛射装置2a、2b、2c、2d便于后续的设备管理与维修更换。吹扫机构也设于带钢1的上方和下方，吹扫机构设于离心抛射装置2a、2b、2c、2d的后端，离心抛射装置2a、2b、2c、2d均包括抛射头201、旋转轴202、进液管203和离心叶片204，抛射头201套设在旋转轴202上，使抛射头201能够绕旋转轴202的中心轴线转动，离心叶片204具有数片，均匀间隔设于抛射头201的外侧上，使数片离心叶片204形成圆形状，进液管203设于旋转轴202上，用以将清洗液导入至离心抛射装置2a、2b、2c、2d中，如此进液管203、抛射头201和离心叶片204都能绕着旋转轴202的中心轴线以同一角度进行高速旋转，同时进液管203内的清洗液也随之一起高速旋转，使其产生一定的离心力，促使其按照预定的通道流动至高速旋转的离心叶片204上，在离心力的作用下，清洗液在离心叶片204的旋转下脱离离心叶片204的表面，并沿离心叶片204外圆的切线方向向外飞出至带钢1的表面，实现了清洗液加速、抛射和清洗的过程，吹扫机构包括压缩空气管3和设于压缩空气管3上的数个喷头4，带钢1在经离心抛射装置2a、2b、2c、2d清洗后，再运行至吹扫机构位置(图1中箭头方向即为带钢运行方向)，压缩空气管3接通压缩空气源，利用数个喷头4对带钢1表面再进行吹扫，使带钢1表面的清洗液和残留物快速去除干净，实现带钢1表面的干燥、洁净，从而完成整道清洗工序。

较佳的，所述的离心叶片204的外圆半径大于进液管203的最大外径，清洗液通过进液管203在一定压力与流速的状态下输送至离心抛射装置2a、2b、2c、2d内，旋转轴202在外部驱动源的作用下产生一定角速度旋转，同时带动连接在其上面的离心叶片204一起以同角速度旋转，使离心叶片204角速度与旋转轴202角速度相同，在此角速度作用下，使离心抛射装置2a、2b、2c、2d内的清洗液产生一定的离心力，促使其按照预定的通道流动至高速旋转的离心叶片204上，而离心叶片204因其外圆半径比进液管203的最大外径明显更大，故其在同等角速度作用下，线性速度显著增大，如此即实现了对清洗液的加速作用，同时在离心力作用下，清洗液在离心叶片204的加速作用下脱离离心叶片204的表面，并沿离心叶片204外圆的切线方向向外飞出至带钢1的表面。

较佳的，所述的角速度一般为1200r/min～2400r/min的范围内。

较佳的，所述的离心叶片204为4～16片，旋转轴202在外部驱动源的作用下带动连于其上的离心叶片204一起以同一角速度旋转。

较佳的，所述的旋转轴202与带钢1上方和下方的表面呈0～60°夹角设置，便于清洗液射流直接冲击运行中的带钢1，冲击力度更大，更容易将带钢1表面上的铁粉、轧制油等清洗下来，清洗效果更好。

较佳的，所述的离心抛射装置2a、2b、2c、2d沿带钢1宽度方向横向移动设置，保证了带钢1上、下表面边部的清洗效果。

较佳的，所述的清洗液为热的去离子水、热的碱液或含有添加剂的液体，所述的热的去离子水为50～90℃，PH值为6.5～9，所述的碱液温度为50～90℃，浓度为0～30g/L，所述的添加剂为硅酸钠、表面活性剂或磷酸钠等。

采用本发明所提供的一种用于冷轧带钢表面清洗的抛流清洗方法，包括以下步骤：

S1.在带钢1运行方向的上设置多组清洗单元100，因单个清洗单元的清洗能力有限，在实际生产期间，为满足机组带钢1表面的清洗要求，可以将多个清洗单元100进行串联，以提高清洗能力和机组速度。各个离心抛射装置2a、2b、2c、2d在带钢1的上、下方呈错位分布，具体错位分布为：离心抛射装置2a和离心抛射装置2b在带钢1的上方宽度方向错位分布，离心抛射装置2c和离心抛射装置2d在带钢1的下方宽度方向错位分布，每个离心抛射装置2a、2b、2c、2d的射流分别都形成一个映射分布区域，这其中，离心抛射装置2a和离心抛射装置2b，以及离心抛射装置2c和离心抛射装置2d之间的映射分布区域都有一个重合长度L1，重合长度L1可以保证带钢1中部获得良好的清洗效果，重合长度L1的范围在100～400mm左右，另外，离心抛射装置2a和离心抛射装置2c，在带钢1的上、下方呈对称设置，同样离心抛射装置2b和离心抛射装置2d，在带钢1的上、下方也呈对称设置，可以保证带钢1上、下表面获得同样的清洗质量，且带钢1上、下表面受力均匀，避免带钢1的振动。离心抛射装置的数量一般设置为偶数，带钢1上、下方的离心抛射装置数量应相等。而且离心抛射装置2a、2b、2c、2d还可以沿带钢1宽度方向移动，以保证带钢1边部的清洗质量。

S2.将吹扫机构接通压缩空气源，并启动离心抛射装置2a、2b、2c、2d也进行旋转，带钢1上方的两个离心抛射装置2a、2b的旋转方向相反，即为角速度W1和W2的绝对值相等，同样的离心抛射装置2c、2d的旋转方向相反，即为角速度W3和W4的绝对值相等，其目的是确保清洗液击打带钢1表面的线速度、射流分布状态等都完全一致，从而确保带钢1上、下表面的清洗质量完全一样，将清洗液通过进液管203导入至离心抛射装置2a、2b、2c、2d中，使清洗液随离心抛射装置2a、2b、2c、2d一起旋转，产生离心力。

S3.在离心力的作用下，清洗液在离心叶片204加速作用下沿离心叶片204外圆的切线方向向外飞出，实现了清洗液的整体加速、抛射的过程，从而对带钢1表面进行清洗。

S4.清洗好的带钢1运行至吹扫机构处，吹扫机构的喷头4对清洗好的带钢1表面进行吹扫，去除带钢1表面的清洗液或残留物。

请结合图4和图5所示的实施一，为本发明清洗宽规格带钢1时的具体分布。带钢1需要清洗段是由两个清洗单元100a、100b组成，分别布置在带钢1运行方向的前段和后段，两个清洗单元100a、100b的离心抛射装置和吹扫机构布置形式相同，都包含六个离心抛射装置，在带钢1的上、下方各布置三个，离心抛射装置在带钢1上、下方对称布置，其中，布置在带钢1上方或下方的三个离心抛射装置分别布置在带钢1宽度方向的两个边部和中部，且两个边部上的离心抛射装置可根据带钢1宽度规格沿宽度方向调整，以保证整个带钢1宽度的清洗效果。

所有离心抛射装置的旋转轴202与带钢1上、下表面设置为平行状态，即为离心抛射装置的旋转轴202与带钢1运行方向的中心线平行。

布置在带钢1运行方向后段上的清洗单元100a使用的清洗液为温度75℃，浓度20g/L的NaOH溶液，离心叶片设置有12片，离心抛射装置的转速为1500r/min。

布置在带钢1运行方向前段上的清洗单元100b使用的清洗液为温度75℃的去离子水，离心叶片设置有12片，离心抛射装置的转速为1500r/min。

带钢1经过冷轧机轧制后卷曲，然后再进入涂镀机组前需要进行清洗，此时钢卷在产线前置设备的作用下实现了头尾焊接的连续化处理，即带钢1在进入清洗单元100a之前变为一个无限长度的连续化带钢(金属钢板)，其温度不高于100℃，在产线前后机组张力的作用下沿着辊道运行至清洗单元100a处，此时温度75℃，浓度20g/L的NaOH溶液经进液管203进入离心抛射装置，安装在离心抛射装置的离心叶片204将NaOH溶液加速，在离心力的作用下NaOH溶液高速抛射至带钢1表面，抛射液流将带钢1表面的铁粉、灰尘等硬物颗粒进行松脱、剥离，同时NaOH溶液与带钢1表面的轧制油等油脂反应生成肥皂和甘油，肥皂和甘油在抛射液流的冲击下从带钢1表面清除；接着带钢1经过清洗单元100a的吹扫机构，在压缩空气的吹扫下，带钢1表面的液体被吹扫干净。

带钢1从清洗单元100a出来后，立刻进入清洗单元100b，此时温度75℃的去离子水经进液管203进入离心抛射装置，安装在离心抛射装置的离心叶片204将去离子水加速，在离心力的作用下去离子水高速抛射至带钢1表面，抛射水流将带钢1表面残余的碱液、肥皂、甘油等清除；接着带钢1经过清洗单元100b的吹扫机构，在压缩空气的吹扫下，带钢1表面残留的水迹快速去除，实现带钢1表面的干燥、洁净，完成带钢的清洗工序。

如此便实现了对冷轧带钢1表面的清洗，使得带钢1表面干净、清洁，以确保其进入下一个工艺段时不影响下一个工艺段的处理效果，如退火、涂镀等。

请结合图6和图7所示的实施二，为本发明清洗窄规格带钢1时的具体分布。带钢1需要清洗段由两个清洗单元100c、100d组成，两个清洗单元100c、100d离心抛射装置布置形式相同，每个清洗单元100c、100d包含四个离心抛射装置，带钢1上、下方各布置2个，离心抛射装置在带钢1上、下方对称布置。清洗单元100c、100d中布置在带钢1上方或下方的两个离心抛射装置分别布置在带钢1宽度方向的两个边部，且所有离心抛射装置可根据带钢1的宽度规格沿带钢1宽度方向调整，以保证整个带钢1的清洗效果。

清洗单元100c、100d中所有离心抛射装置的旋转轴202与带钢1上、下表面的平面夹角为15°，且所有离心抛射装置的旋转轴202在带钢1上、下表面所在平面的映射曲线与带钢1运行速度方向中心轴线平行。

清洗单元100c中清洗液为温度75℃，添加表面活性剂的去离子水，离心抛射装置上的离心叶片204设置有15片，离心抛射装置转速为1500r/min。

清洗单元100d中清洗液为温度80℃的去离子水，离心抛射装置上的离心叶片204设置有15片，离心抛射装置转速为1500r/min。

带钢1经过冷轧机轧制后卷曲，然后再进入涂镀机组前需要进行清洗，带钢1在产线前后机组张力的作用下沿着辊道运行至清洗单元100c处，此时温度75℃添加表面活性剂的去离子水溶液经进液管203进入离心抛射装置，安装在离心抛射装置的离心叶片204将清洗液加速，在离心力的作用下将清洗液高速抛射至带钢1表面，抛射液流将带钢1表面的铁粉、灰尘等硬物颗粒进行松脱、剥离，同时清洗液中的表面活性剂与带钢1表面的轧制油等油脂结合，在高速抛射液流的冲刷下从带钢1表面清除，接着带钢1经过清洗单元100c的吹扫机构，在压缩空气的吹扫下，带钢1表面的液体被吹扫干净。

带钢1从清洗单元100c出来后，立刻进入清洗单元100d，此时温度80℃的去离子水经进液管203进入离心抛射装置，安装在离心抛射装置的离心叶片204将去离子水加速，在离心力的作用下去离子水高速抛射至带钢1表面，抛射水流将带钢1表面残余的清洗液清除；接着带钢1经过清洗单元100d的吹扫机构，在压缩空气的吹扫下，带钢1表面残留的水迹快速去除，实现带钢1表面的干燥、洁净，完成带钢的清洗工序。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (8)

1.一种用于冷轧带钢表面清洗的抛流清洗系统，其特征在于，包括设于带钢上的多组清洗单元，每组清洗单元均包括离心抛射装置和吹扫机构，

吹扫机构设于离心抛射装置的后端，离心抛射装置呈错位排列设于带钢的上方和下方，且带钢上方的离心抛射装置与带钢下方的离心抛射装置相对称设置，吹扫机构也设于带钢的上方和下方，

离心抛射装置包括抛射头、旋转轴、进液管和离心叶片，抛射头套设于旋转轴上，使抛射头绕旋转轴角速度旋转，离心叶片具有数片，均匀间隔设于抛射头的外侧上，使数片离心叶片形成圆形状，进液管设于旋转轴上，用以将清洗液导入至离心抛射装置中，

吹扫机构包括压缩空气管和设于压缩空气管上的数个喷头，

其中，所述的离心叶片为4～16片，

所述的离心叶片的外圆半径大于进液管的最大外径，清洗液在离心叶片的加速作用下脱离离心叶片的表面，并沿离心叶片外圆的切线方向向外飞出至带钢的表面，由此实现对清洗液的加速作用。

2.如权利要求1所述的一种用于冷轧带钢表面清洗的抛流清洗系统，其特征在于，所述的角速度为1200r/min～2400r/min。

3.如权利要求1所述的一种用于冷轧带钢表面清洗的抛流清洗系统，其特征在于，所述的旋转轴与带钢上方和下方的表面呈0～60°夹角设置。

4.如权利要求1所述的一种用于冷轧带钢表面清洗的抛流清洗系统，其特征在于，所述的离心抛射装置沿带钢宽度方向横向移动设置。

5.如权利要求1所述的一种用于冷轧带钢表面清洗的抛流清洗系统，其特征在于，所述的清洗液为热的去离子水、热的碱液或含有添加剂的液体。

6.如权利要求5所述的一种用于冷轧带钢表面清洗的抛流清洗系统，其特征在于，所述的热的去离子水为50～90℃，PH值为6.5～9，所述的碱液温度为50～90℃，浓度为0～30g/L，所述的添加剂为硅酸钠、表面活性剂或磷酸钠。

7.一种用于冷轧带钢表面清洗的抛流清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.在带钢运行方向设置多组清洗单元，将离心抛射装置呈错位排列设于带钢的上方和下方，且带钢上方的离心抛射装置与带钢下方的离心抛射装置相对称设置，将吹扫机构设于离心抛射装置的后端，也设于带钢的上方和下方，其中离心抛射装置包括抛射头、旋转轴、进液管和离心叶片，抛射头套设于旋转轴上，使抛射头绕旋转轴角速度旋转，离心叶片具有数片，均匀间隔设于抛射头的外侧上，使数片离心叶片形成圆形状，进液管设于旋转轴上，用以将清洗液导入至离心抛射装置中；所述的离心叶片为4～16片；所述的离心叶片的外圆半径大于进液管的最大外径，清洗液在离心叶片的加速作用下脱离离心叶片的表面，并沿离心叶片外圆的切线方向向外飞出至带钢的表面，由此实现对清洗液的加速作用；

S2.将吹扫机构接通压缩空气源，并启动吹扫机构后，离心抛射装置也进行旋转，将清洗液通过进液管导入至离心抛射装置中，使清洗液随离心抛射装置一起旋转，产生离心力；

S3.在离心力的作用下，使清洗液沿离心叶片向外飞出，从而对带钢表面进行清洗；

S4.清洗好的带钢运行至吹扫机构处后，吹扫机构对带钢表面进行吹扫，去除带钢表面的清洗液或残留物。

8.如权利要求7所述的一种用于冷轧带钢表面清洗的抛流清洗方法，其特征在于，所述的S2中，带钢同侧相邻两个离心抛射装置的旋转方向相反。