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大龍水箭(北京)噴射技術(shù)公司成立于北京上地工業(yè)園,是從事高壓、超高壓流體產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)的*公司
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    高壓水清洗在鋁板帶上的應(yīng)用

    2009-09-01 14:52:28  來源:
     
        高壓清洗機(jī)在鋁板帶清洗設(shè)備上的應(yīng)用 近年來隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,航空航天、家用電器、裝飾材料及飲料行業(yè)等對(duì)鋁帶、箔的需求越來越大,帶來了PS基材、鋁塑帶、電容器箔、制罐料等高精度鋁板帶材的快速發(fā)展。這些產(chǎn)品對(duì)平直度、潔凈度要求非常嚴(yán)格,而高精度鋁帶材通常是采用全油冷卻潤(rùn)滑軋制的,其表面殘留大量的軋制油和鋁粉,因此要獲得良好的表面質(zhì)量,必須清洗去掉其表面殘留物。另外對(duì)于板形要求較高鋁帶材還要進(jìn)行拉彎矯直,拉彎矯直使帶材在拉仲和彎曲的作用下,逐步產(chǎn)生塑性延仲并釋放板材內(nèi)應(yīng)力,以改善板帶材在冷加工時(shí)產(chǎn)生的波形、翹曲、側(cè)彎和潛在的板形不良等缺陷,從矯直工藝考慮,首先必須對(duì)帶材表面進(jìn)行清洗。
     
        近兒年來,通過對(duì)國(guó)內(nèi)外同行業(yè)的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行研究和學(xué)習(xí),開發(fā)研制了一種利用高壓水射流技術(shù)來清洗鋁板帶表面的清洗機(jī)組,對(duì)帶材表面的軋制油污進(jìn)行清洗,并在西南某鋁加工廠、中鋁公司河南某鋁加工廠等 企業(yè)進(jìn)行了應(yīng)用。
     
    2鋁板帶清洗原理及理論
     
        2. 1清洗原理 鋁板帶在冷軋制過程中,因軋輥與鋁板表面摩擦和碾壓,其表面會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的氧化鋁粉脫落和吸附,軋制油及其附帶懸浮成分會(huì)殘留在鋁板表面,對(duì)鋁板帶復(fù)合、涂裝等成品加工造成不利影響。而目_拉彎矯直時(shí)由于帶材在輥上產(chǎn)生劇烈彎曲變形,對(duì)帶材施加的張力一部分轉(zhuǎn)化為帶材對(duì)張力輥的壓力,并*終形成摩擦力,帶動(dòng)輥組。因此,如果帶材表面未經(jīng)清洗,變形時(shí)氧化鋁粉脫落,隨著油污一起x附在張力輥的輥面,使輥面產(chǎn)生磨損,并造成鋁板略傷,故必須通過專門的清洗裝置進(jìn)行清洗。清洗就是利用壓力泵對(duì)清洗介質(zhì)加壓,對(duì)帶材表面進(jìn)行非接觸式噴洗或接觸式刷洗,使材料表面的鋁粉油污溶解脫落到清洗介質(zhì)中,再經(jīng)擠干輥擠干和高壓空氣吹掃,甚*溫空氣烘干,以獲得潔凈干燥的鋁帶材。同時(shí),通過不斷補(bǔ)充清洗介質(zhì)與在線循環(huán)過濾系統(tǒng)同時(shí)使用,使清洗介質(zhì)保持足量和清潔,并大大節(jié)約熱能和清洗介質(zhì)。目前,鋁加工行業(yè)的拉彎矯直機(jī)常用的清洗介質(zhì)有清洗劑(或稱溶劑油)、軟化熱水、化學(xué)溶劑,并各有優(yōu)缺點(diǎn)。
     
    下面就清洗系統(tǒng)采用高壓水射流技術(shù)進(jìn)行論述。
     
         2. 2高壓水射流的噴射距離 高壓水射流是靠密實(shí)的流束直接噴射而產(chǎn)生巨大的打擊力,密實(shí)射流和直接噴射二者缺一不可。 射流流束以噴嘴中心線呈對(duì)稱布置,而是發(fā)散分布,射流一般分為三段。 原始段,長(zhǎng)度用L,表示,這段射流的特點(diǎn)是沿軸向的動(dòng)壓力值兒乎是常數(shù),射流尖端的動(dòng)壓和噴嘴出口的動(dòng)壓是相同的。另一特點(diǎn)質(zhì)地非常密實(shí),質(zhì)點(diǎn)兒乎不和空氣相混和,因此該段的打擊力*強(qiáng),主要用于清洗堅(jiān)硬的結(jié)垢物, 基本段,長(zhǎng)度用Lz表示,這段射流的特點(diǎn)是空氣開始與水射流相混合,形成了空穴和渦流,因此該段的打擊力適中,適合各種設(shè)備及物料的清洗。應(yīng)該指出的是隨著該段距離的加長(zhǎng),有效打擊力也逐漸下降。 發(fā)散段,長(zhǎng)度用L3表示,這段射流的特點(diǎn)是空氣與水射流完全混合,射流完全霧化,沖擊壓力和射流速度都大幅度下降,在技術(shù)上此段射流已沒有應(yīng)用價(jià)值。 對(duì)于水射流清洗應(yīng)用,關(guān)鍵在于壓力和流量的選擇與匹配。但在射流的不同噴射距離和擴(kuò)散角上,起直接作用的壓力和流量是不同的,另外受噴嘴結(jié)構(gòu)性能差異的影響,即便在同樣的出口壓力和流量條件下,動(dòng)壓在量的分布上也有著較大的差異。可見,噴嘴的選用是不容忽視的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。此外,射流斷面形狀與流量分布也是影響清洗效果的重要因素。流量分布表示在噴射寬幅方向其噴射水量分配狀態(tài)。不同的噴嘴出口形狀,可形成不同的射流斷面形狀,如扁平形廠扇形噴嘴)、圓形廠實(shí)心錐形噴嘴)、環(huán)形、方形等
     
         2. 3打擊力的理論分析 高壓泵的壓力和流量是高壓水射流清洗系統(tǒng)的兩個(gè)主要參數(shù),它們的大小,其參數(shù)選擇是由高壓水射流的打擊力決定。 所謂高壓水射流的打擊力是指對(duì)被清洗對(duì)象的打擊能力,射流流動(dòng)符合連續(xù)性原則,因此可用連續(xù)性動(dòng)量方程來計(jì)算,沖量與動(dòng)量相等, 如果有多個(gè)噴嘴,需要將總流量Q分配到每一個(gè)噴嘴,算出每一個(gè)噴嘴的打擊力,其總和為整體噴嘴的打擊力。 可以看出,水泵的額定壓力增大,噴嘴出口處射流速度:也大,轉(zhuǎn)換成射流打擊力也大,清洗的效果就好。但是這種在足以克服垢污的破壞強(qiáng)度情況下,再增加水泵壓力,其作用 就很小了。
     
        因次,我們?cè)谠O(shè)計(jì)清洗系統(tǒng)時(shí)要選擇合適的泵壓和流量,以達(dá)到*佳的打擊力和好的清洗效果。
     
    3設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作原理
     
        目前,為了提高生產(chǎn)效率,一些實(shí)力雄厚的鋁加工廠引進(jìn)更先進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)來提高冷軋機(jī)的機(jī)組速度,因此精整設(shè)備的機(jī)列速度也在不斷提高,目前拉彎矯直組的*高速度已達(dá)到400 m /m irk這樣一來鋁板帶材在清洗系統(tǒng)中運(yùn)行的時(shí)問縮短了,為了獲得好的清洗效果,我們通過對(duì)清洗機(jī)理進(jìn)行理論分析和對(duì)比,找出提高清洗效率的途徑,即單獨(dú)設(shè)計(jì)一條生產(chǎn)線對(duì)帶材進(jìn)行清洗。
     
         3. 1設(shè)備結(jié)構(gòu)與工藝過程 工藝過程。
        被清洗帶卷由開卷機(jī)開卷然后以一定的速度進(jìn)入夾送剪切裝置對(duì)料頭或料尾進(jìn)行剪切,然后進(jìn)入高壓清洗機(jī),帶材經(jīng)高壓水射流沖洗后,進(jìn)入低壓漂洗機(jī)用低壓水多排噴嘴噴淋漂洗帶材,經(jīng)擠干與吹掃裝置擠干帶材上的水分并用純凈壓縮空氣吹干,然后進(jìn)入烘干裝置徹底烘干帶材上的水分,*后進(jìn)入卷取機(jī)重新卷成帶卷。 清洗循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備由過濾機(jī)、加熱裝置、高壓泵、儲(chǔ)水裝置、循環(huán)泵等組成。正如前面所說,清洗的目的主要是清洗鋁板帶材表面的軋制油及部分鋁粉,由于水和油是互相排斥的,要破壞板帶材表面的軋制油膜,必須把水加熱到60一700。C由于各地的水質(zhì)不同,普通的自來水中鈣、鎂離了的含量也有高有低,當(dāng)加熱這些水到一定溫度會(huì)析出碳酸化合物,對(duì)鋁帶材又產(chǎn)生第二次污染,并堵塞孔徑非常小的噴嘴,因此清洗用的水要用純水。純水由供水系統(tǒng)進(jìn)入過濾機(jī)加熱,然后由高壓泵加壓進(jìn)入高壓清洗機(jī),通過合適的管了由高壓噴嘴噴出,對(duì)鋁帶材表面的油污進(jìn)行打擊來清洗帶材。為了提高清洗質(zhì)量,可在高壓清洗機(jī)上加上刷輥裝置。低壓漂洗機(jī)的作用是對(duì)漂浮在帶材表面的污垢進(jìn)行沖洗,徹底洗凈帶材,因此進(jìn)入低壓漂洗機(jī)的也應(yīng)是50~60℃純水。經(jīng)過清洗和漂洗后的鋁帶材進(jìn)入擠干輥以阻斷板面上大量的水,然后對(duì)帶材邊部用壓縮空氣吹掃,此時(shí)帶材表面基本沒有水滴,然后進(jìn)入有一定溫度的烘干爐里進(jìn)行徹底烘干。
     
         3. 2清洗循環(huán)系統(tǒng)中高壓泵及噴嘴的選擇
         3. 2. 1高壓泵的選擇 由于清洗系統(tǒng)工作壓力由高壓水泵提供,而水泵等射流構(gòu)件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,清洗壓力的選擇同水泵額定壓力的選擇密切聯(lián)系在一起。在保證清洗壓力的同時(shí),為增大水泵功率利用,清洗系統(tǒng)通常設(shè)定在略低于高壓水泵額定壓力和額定流量的水平工作。考慮到管道損失等系統(tǒng)壓降損失和系統(tǒng)流量,在壓力選擇范圍內(nèi),確定備選的高壓水泵,就確定了備選清洗壓力。綜合考慮設(shè)備成本、清洗效率、清洗速度等相關(guān)因素影響,結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)清洗系統(tǒng)對(duì)比,*終選定清洗壓力和高壓水泵型號(hào)。
     
         理論上講,高壓泵的額定壓力大,轉(zhuǎn)換成動(dòng)壓力和射流速度也大,打擊力也大,清洗效果越好。但是正如前面所說,動(dòng)壓力和垢污的破壞強(qiáng)度有關(guān),動(dòng)壓力達(dá)到一定數(shù)值后,再增加泵的額定壓力,清洗效果提高就很小了。可知,對(duì)于清洗機(jī)組速度不斷提高,想獲得好的清洗效果主要靠增大流量來解決。一般來說,高壓泵的額定壓力選7~l0MP。流量8~10 m3/h
     
        3. 2. 2噴嘴的選擇 噴嘴孔徑的選擇是由流量決定的,對(duì)于被清洗的鋁帶材,由于板面較寬,還要選擇合適的噴流角度及噴嘴的數(shù)量。 一般選擇用耐壓2 ~275 MPa液體噴霧扇型噴嘴,噴流角度250, 40偽宜。噴嘴直徑d的大小決定其流量大小,因此可根據(jù)需要的流量選擇噴嘴。
     
        3. 3噴嘴的安裝位置 理想的清洗入射角是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的參數(shù),由清洗對(duì)象的材料特性決定,不影響其他參數(shù)選擇,應(yīng)首先確定。對(duì)于清洗軋制油及部分鋁粉等軟粘的軟質(zhì)垢,水射流的剪切力起很大作用,采用較大的入射角度,增大剪切力,以利于清洗。因此,高壓清洗機(jī)里噴嘴設(shè)計(jì)成可移動(dòng)和可旋轉(zhuǎn)形式,便于調(diào)整噴嘴的噴射距離使之在基本段,同時(shí)噴嘴的入射角角度可調(diào),以達(dá)到*佳的打擊力,提高了對(duì)鋁帶材的清洗效果。一般來說射流方向與被清洗帶材面成75。一83。效果*佳。 4結(jié)束語(yǔ) 通過對(duì)高壓水射流打擊力的理論分析,得出選擇合適的泵壓和流量,才能達(dá)到*佳的打擊力,取得良好的清洗效果。一般情況高壓泵的額定壓力選7~10MPa。流量8~10 m3/h。根據(jù)板面寬度選擇噴嘴的數(shù)量和噴流角度。噴流角度40~250度為宜,射流方向與清洗帶材面成75~83度效果*佳。 為了提高清洗質(zhì)量,可在高壓清洗機(jī)上加上刷輥裝置,并采用60 ~70℃熱水清洗,清洗后進(jìn)行烘干。


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