高压水清洗在铝板带上的应用

勇往直前

高压清洗机在铝板带清洗设备上的应用 近年来随着我国国民经济的高速发展，航空航天、家用电器、装饰材料及饮料行业等对铝带、箔的需求越来越大，带来了PS基材、铝塑带、电容器箔、制罐料等高精度铝板带材的快速发展。这些产品对平直度、洁净度要求非常严格，而高精度铝带材通常是采用全油冷却润滑轧制的，其表面残留大量的轧制油和铝粉，因此要获得良好的表面质量，必须清洗去掉其表面残留物。另外对于板形要求较高铝带材还要进行拉弯矫直，拉弯矫直使带材在拉仲和弯曲的作用下，逐步产生塑性延仲并释放板材内应力，以改善板带材在冷加工时产生的波形、翘曲、侧弯和潜在的板形不良等缺陷，从矫直工艺考虑，首先必须对带材表面进行清洗。
" l+ J& M; A8 d' O4 A: f近儿年来，通过对国内外同行业的相关设备进行研究和学习，开发研制了一种利用高压水射流技术来清洗铝板带表面的清洗机组，对带材表面的轧制油污进行清洗，并在西南某铝加工厂、中铝公司河南某铝加工厂等 企业进行了应用。
2铝板带清洗原理及理论
2. 1清洗原理 铝板带在冷轧制过程中，因轧辊与铝板表面摩擦和碾压，其表面会产生细微的氧化铝粉脱落和吸附，轧制油及其附带悬浮成分会残留在铝板表面，对铝板带复合、涂装等成品加工造成不利影响。而目_拉弯矫直时由于带材在辊上产生剧烈弯曲变形，对带材施加的张力一部分转化为带材对张力辊的压力，并最终形成摩擦力，带动辊组。因此，如果带材表面未经清洗，变形时氧化铝粉脱落，随着油污一起x附在张力辊的辊面，使辊面产生磨损，并造成铝板略伤，故必须通过专门的清洗装置进行清洗。清洗就是利用压力泵对清洗介质加压，对带材表面进行非接触式喷洗或接触式刷洗，使材料表面的铝粉油污溶解脱落到清洗介质中，再经挤干辊挤干和高压空气吹扫，甚至高温空气烘干，以获得洁净干燥的铝带材。同时，通过不断补充清洗介质与在线循环过滤系统同时使用，使清洗介质保持足量和清洁，并大大节约热能和清洗介质。目前，铝加工行业的拉弯矫直机常用的清洗介质有清洗剂（或称溶剂油）、软化热水、化学溶剂，并各有优缺点。
7 b* `7 H( y. s. c+ h: |下面就清洗系统采用高压水射流技术进行论述。
2. 2高压水射流的喷射距离 高压水射流是靠密实的流束直接喷射而产生巨大的打击力，密实射流和直接喷射二者缺一不可。 射流流束以喷嘴中心线呈对称布置，而是发散分布，射流一般分为三段。 原始段，长度用L，表示，这段射流的特点是沿轴向的动压力值儿乎是常数，射流尖端的动压和喷嘴出口的动压是相同的。另一特点质地非常密实，质点儿乎不和空气相混和，因此该段的打击力最强，主要用于清洗坚硬的结垢物， 基本段，长度用Lz表示，这段射流的特点是空气开始与水射流相混合，形成了空穴和涡流，因此该段的打击力适中，适合各种设备及物料的清洗。应该指出的是随着该段距离的加长，有效打击力也逐渐下降。 发散段，长度用L3表示，这段射流的特点是空气与水射流完全混合，射流完全雾化，冲击压力和射流速度都大幅度下降，在技术上此段射流已没有应用价值。 对于水射流清洗应用，关键在于压力和流量的选择与匹配。但在射流的不同喷射距离和扩散角上，起直接作用的压力和流量是不同的，另外受喷嘴结构性能差异的影响，即便在同样的出口压力和流量条件下，动压在量的分布上也有着较大的差异。可见，喷嘴的选用是不容忽视的关键环节。此外，射流断面形状与流量分布也是影响清洗效果的重要因素。流量分布表示在喷射宽幅方向其喷射水量分配状态。不同的喷嘴出口形状，可形成不同的射流断面形状，如扁平形厂扇形喷嘴）、圆形厂实心锥形喷嘴）、环形、方形等
2. 3打击力的理论分析 高压泵的压力和流量是高压水射流清洗系统的两个主要参数，它们的大小，其参数选择是由高压水射流的打击力决定。 所谓高压水射流的打击力是指对被清洗对象的打击能力，射流流动符合连续性原则，因此可用连续性动量方程来计算，冲量与动量相等， 如果有多个喷嘴，需要将总流量Q分配到每一个喷嘴，算出每一个喷嘴的打击力，其总和为整体喷嘴的打击力。 可以看出，水泵的额定压力增大，喷嘴出口处射流速度:也大，转换成射流打击力也大，清洗的效果就好。但是这种在足以克服垢污的破坏强度情况下，再增加水泵压力，其作用 就很小了。
因次，我们在设计清洗系统时要选择合适的泵压和流量，以达到最佳的打击力和好的清洗效果。
6 B$ @* H* [! O- i3设备结构和工作原理
目前，为了提高生产效率，一些实力雄厚的铝加工厂引进更先进的自动控制系统来提高冷轧机的机组速度，因此精整设备的机列速度也在不断提高，目前拉弯矫直组的最高速度已达到400 m /m irk这样一来铝板带材在清洗系统中运行的时问缩短了，为了获得好的清洗效果，我们通过对清洗机理进行理论分析和对比，找出提高清洗效率的途径，即单独设计一条生产线对带材进行清洗。
3. 1设备结构与工艺过程 工艺过程。
被清洗带卷由开卷机开卷然后以一定的速度进入夹送剪切装置对料头或料尾进行剪切，然后进入高压清洗机，带材经高压水射流冲洗后，进入低压漂洗机用低压水多排喷嘴喷淋漂洗带材，经挤干与吹扫装置挤干带材上的水分并用纯净压缩空气吹干，然后进入烘干装置彻底烘干带材上的水分，最后进入卷取机重新卷成带卷。 清洗循环系统设备由过滤机、加热装置、高压泵、储水装置、循环泵等组成。正如前面所说，清洗的目的主要是清洗铝板带材表面的轧制油及部分铝粉，由于水和油是互相排斥的，要破坏板带材表面的轧制油膜，必须把水加热到60一700。C由于各地的水质不同，普通的自来水中钙、镁离了的含量也有高有低，当加热这些水到一定温度会析出碳酸化合物，对铝带材又产生第二次污染，并堵塞孔径非常小的喷嘴，因此清洗用的水要用纯水。纯水由供水系统进入过滤机加热，然后由高压泵加压进入高压清洗机，通过合适的管了由高压喷嘴喷出，对铝带材表面的油污进行打击来清洗带材。为了提高清洗质量，可在高压清洗机上加上刷辊装置。低压漂洗机的作用是对漂浮在带材表面的污垢进行冲洗，彻底洗净带材，因此进入低压漂洗机的也应是50~60℃纯水。经过清洗和漂洗后的铝带材进入挤干辊以阻断板面上大量的水，然后对带材边部用压缩空气吹扫，此时带材表面基本没有水滴，然后进入有一定温度的烘干炉里进行彻底烘干。
* U  H: f  U8 c) y! G6 X1 g5 E3. 2清洗循环系统中高压泵及喷嘴的选择
3. 2. 1高压泵的选择 由于清洗系统工作压力由高压水泵提供，而水泵等射流构件已经标准化，清洗压力的选择同水泵额定压力的选择密切联系在一起。在保证清洗压力的同时，为增大水泵功率利用，清洗系统通常设定在略低于高压水泵额定压力和额定流量的水平工作。考虑到管道损失等系统压降损失和系统流量，在压力选择范围内，确定备选的高压水泵，就确定了备选清洗压力。综合考虑设备成本、清洗效率、清洗速度等相关因素影响，结合国内外相关清洗系统对比，最终选定清洗压力和高压水泵型号。
7 Z7 @$ j1 _1 q) U理论上讲，高压泵的额定压力大，转换成动压力和射流速度也大，打击力也大，清洗效果越好。但是正如前面所说，动压力和垢污的破坏强度有关，动压力达到一定数值后，再增加泵的额定压力，清洗效果提高就很小了。可知，对于清洗机组速度不断提高，想获得好的清洗效果主要靠增大流量来解决。一般来说，高压泵的额定压力选7~l0MP。流量8~10 m3/h
- i1 i9 H$ U+ ?; v3. 2. 2喷嘴的选择 喷嘴孔径的选择是由流量决定的，对于被清洗的铝带材，由于板面较宽，还要选择合适的喷流角度及喷嘴的数量。 一般选择用耐压2 ~275 MPa液体喷雾扇型喷嘴，喷流角度250, 40伪宜。喷嘴直径d的大小决定其流量大小，因此可根据需要的流量选择喷嘴。
3. 3喷嘴的安装位置 理想的清洗入射角是一个相对独立的参数，由清洗对象的材料特性决定，不影响其他参数选择，应首先确定。对于清洗轧制油及部分铝粉等软粘的软质垢，水射流的剪切力起很大作用，采用较大的入射角度，增大剪切力，以利于清洗。因此，高压清洗机里喷嘴设计成可移动和可旋转形式，便于调整喷嘴的喷射距离使之在基本段，同时喷嘴的入射角角度可调，以达到最佳的打击力，提高了对铝带材的清洗效果。一般来说射流方向与被清洗带材面成75。一83。效果最佳。 4结束语 通过对高压水射流打击力的理论分析，得出选择合适的泵压和流量，才能达到最佳的打击力，取得良好的清洗效果。一般情况高压泵的额定压力选7~10MPa。流量8~10 m3/h。根据板面宽度选择喷嘴的数量和喷流角度。喷流角度40~250度为宜，射流方向与清洗带材面成75~83度效果最佳。 为了提高清洗质量，可在高压清洗机上加上刷辊装置，并采用60 ~70℃热水清洗，清洗后进行烘干。
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