超声波清洗在生产线中的应用

1、第31卷第1期Vol131No11金属制品SteelWireProducts2005年2月February2005超声波清洗在生产线中的应用张继锋(杭州舒博特新材料科技有限公司310022)摘要介绍超声波清洗的原理、优点、设备以及清洗液的回收系统,说明超声波清洗在钢丝磷化和热镀锌生产线的应用及其特点。超声波清洗依靠空化作用、环流冲刷、高速微射流产生的搅拌等综合作用,使金属化合物从钢丝表面脱落。超声波清洗热镀锌连续作业线可生产 1.05.0mm镀锌钢丝,Dv值为32mm/min。通过试用,两条生产线达到了设计效果。关键词超声波清洗;热处理;热镀锌;生产线中图分类号TB51+7;TG155.4+1

2、icCleaningtoProductionLineZhangJifeng(HangzhouSuperstrengthNewMaterialScienceandTechnologyCo.,Ltd.310022)AbstractTointroducetheprinciple,advantage,equipmentandrecoverysystemofcleaningliquid.Theapplicationandcharacteristicsofultrasoniccleaninginphosphatingsteelwireandgalvanizingbydippingproductionlin

3、earesetforthinde2tail.Ultrasoniccleaningcanbrushmetalcompoundoffsurfaceofsteelwiredependingonsuchintegratedactionsascavitati2onaction,ringyliquidscourandmixproducingbyhighspeedjet. 1.05.0mmgalvanizedwirecanbeproducedinul2trasoniccleaningandgalvanizingbydippingproductionline.Dvvalueis32mmm/min.Twopro

4、ductionlinesachievethepurposeofdesignthroughtryproduction.Keywordsultrasoniccleaning;heattreatment;galvanizingbydipping;productionline钢丝生产中产生的废气、废酸、废水以及粉尘对环境造成污染。在国家大力推行环境保护、创建花园式工厂、创造人性化工作环境的大趋势下,如何减少或控制废气、废酸、废水以及粉尘的产生和排放是摆在各企业面前的一个重要课题。杭州舒博特新材料科技有限公司设计并建成了走线28根的大盘重、明火加热、超声波清洗、磷化连续作业线和走线30根的大盘重、超声波

5、清洗、热镀锌连续作业线。1年多的运行表明,该作业线达到了设计要求。1超声波清洗磷化生产线经机械除锈的线材或粗拉的钢丝缠绕到1150mm工字轮上,单轮收卷达22.6t,上下线机械化作业,操作工劳动强度大幅度降低,整条生产线只须3人就可满足生产要求。实现钢丝热处理连续化稳定生产,为提高拉丝机作业率创造有利的条件,2位操作工可同时开3台LZ9/700或LZ9/600拉丝机,劳动生产率大幅度提高。1.2明火加热3个低压燃油喷嘴与钢丝的运行方向相反,分3段布置,炉膛内横向温度分布均匀,钢丝直接受到火焰和炉膛辐射加热,加热炉的热效率达到35%以上。在压力调节到微正压、烧嘴调节合理使炉膛内气氛达到微还原性气

6、氛时,钢丝的氧化率小于0.5%。由于油料在炉膛内充分燃烧,烟气可用于预热助燃的空气和油料,排出的烟气中无粉尘、无污染。采用计算机技术对炉膛3段温度、烟道的烟气温度、烧嘴的喷油量、铅液的温度等进行在线测量和控制,整个生产过程中炉温和铅温稳定、可控。将工钢丝超声波清洗磷化分两条生产线完成工艺流程:线材机械除锈大盘重工字轮收线;大盘重工字轮放线明火加热铅淬火超声波清洗热水洗磷化热水洗烘干大盘重工字轮收线。生产线的特点:大盘重、明火加热和超声波清洗。1.1大盘重收放线24金属制品第31卷艺参数输入计算机,在生产过程中热处理炉和铅锅的工作状态由计算机控制,工作稳定,热处理后的钢丝通条性能均匀,同一批直径

7、相同的钢丝热处理后抗拉强度波动不大于25MPa。1.3超声波清洗1.3.1超声波清洗的原理超声波清洗的频率为2080kHz。超声波清洗的主要机理是空化作用,一般采用水、弱酸或弱碱做清洗介质,温度为5065。介质中存在的微气泡在强声场的作用下振动,当声压达到一定值时气泡迅速变大,然后突然破裂,在气泡破裂时产生的冲击波能形成上千个大气压的压力,瞬间将氧化铁皮及污物层击碎并将其剥落,伴随一系列二阶现象发生,流,下,。空化作用所产,增加搅拌作用,加快可溶性污物的溶解,强化清洗剂的清洗作用。超声波清洗主要是靠空化、液体的环流冲刷、液体在高速微射流的作用下产生的搅拌等综合作用下,使钢丝表面氧化层中的Fe2

8、O3,Fe3O4,FeO,Ni,Cr,Mo等金属化合物,以及有机污物在数秒钟内从钢丝表面脱落。由于钢丝表面氧化层中的金属氧化物或金属化合物有较强的磁性粘附在钢丝表面,为使钢丝的表面在数秒钟内达到理想的洁净状态,用低质量浓度弱酸溶液或碱性溶液作清洗介质,通过化学反应将磁性金属氧化物和金属化合物溶解。将超声波清洗与化学清洗有机地结合在一起,形成超声化学清洗,强化了清洗效果。1.3.2超声化学清洗的优点在传统的化学酸洗中,使用硫酸或盐酸做酸洗溶液,钢丝的表面清洗通过酸液与金属氧化物间的氧化还原反应进行,生产实践中通过调整酸液的浓度、温度、酸洗时间来保证钢丝的清洗质量。钢丝在酸洗中易产生氢脆和腐蚀,同

9、时又造成大量的酸雾外逸,污染工作环境,腐蚀车间内的设备。超声波清洗是以物理清洗为主、辅以弱酸化学反应溶解磁性金属氧化物的综合清洗。与传统的主要依靠强酸化学溶解金属氧化物的化学清洗机理截然不同。超声波产生的清洗效果只与超声波的声压、声强关系较大,清洗时间短,用做辅助清洗剂的弱酸溶液浓度较低,在钢丝清洗中不会产生酸雾,不会对生产环境造成污染。1.3.3超声波清洗设备超声波清洗设备主要由超声波发生器、换能器、清洗槽3大部分组成。超声波发生器是产生电磁振荡信号并提供能量的工作部分,给换能器一定频率的电磁振荡能量。如果这个频率是换能器本身的谐振频率就产生最有效的超声振动;换能器是把超声波发生器所产生的电

10、磁振动信号转化为超声振动,进而推动与机械振动系统相连接的介质振动,向介质中辐射声波;超声波清洗槽分为储液槽和工作槽,工作槽底部安),用液下泵把清,。1.4当超声波清洗液中的Fe,Fe离子含量达到一定值时,将清洗液排入储液池中,以备再生回收。清洗液的再生设备和工艺比较简单,先将需要再生的溶液抽入反应槽,将反应所需的几种添加剂按要求加入,反应完成后将溶液放入沉淀池中,沉淀后将清洁的再生溶液排入储液槽中,含渣溶液排入压滤机或离心甩干机中渣液分离,液体回流到储液池,渣滓送化工厂处理。采用这种再生处理方法,超声波清洗液的回收率达到85%以上。与传统的硫酸酸洗或盐酸酸洗中处理废酸液的方法相比,废弃超声波清洗液的回收处理工艺简捷,设备简单,清洗液的回收率高而且成本低廉。2超声波清洗热镀锌生产线+2+3超声波清洗热镀锌连续作业线可生产 1.05.0mm镀锌钢丝,Dv值32mmm/min,工字轮收放线质量达1t。工艺流程:工字轮放线超声波清洗热水洗涂溶剂烘干垂直镀锌工字轮收线。考虑到设备的互换性和便于维护和保养,超声波清洗的机理和设备与磷化连续线相同,可以