不銹帶鋼的磨料水射流除鱗工藝

  傳統(tǒng)的酸洗方法去除帶鋼表面的氧化皮，對(duì)環(huán)境、人員和設(shè)備具有巨大的危害。磨料水射流除鱗系統(tǒng)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新的除鱗方法。

 1. 在純高壓水射流除鱗時(shí)，水在高壓的作用下以噴嘴高速?lài)娚渲翈т摫砻嬗捎诟咚賴(lài)娚涞乃骶哂幸欢ǖ馁|(zhì)量和動(dòng)能，當(dāng)其撞擊到不銹鋼帶表面上，從而方向發(fā)生改變時(shí)，將對(duì)不銹鋼帶產(chǎn)生一定的壓力，即打擊力，其大小直接影響到系統(tǒng)的除鱗效果。

 2. 磨料水射流是磨料與高速流動(dòng)的水互相混合而形成的液－固兩相介質(zhì)射流，它的除鱗機(jī)理與純水射流的除鱗機(jī)理有很大的不同。磨料水射流是利用高流動(dòng)的水的動(dòng)能傳遞給磨料，從而使磨料對(duì)鋼帶靶物起碰撞、沖蝕和磨削作用。高速粒子流還對(duì)靶物產(chǎn)生高頻沖蝕，從而大大提高射流的品質(zhì)和工作效率。要保證除鱗效果，需控制好系統(tǒng)壓力、流量、帶鋼移動(dòng)速度、靶距及磨料濃度等影響除鱗效果的因素。

一、磨料水射流除鱗工藝

 1. 實(shí)驗(yàn)條件

  ①. 磨料選擇

   石榴石耐磨度強(qiáng)，熔點(diǎn)高，密度大，性能穩(wěn)定，價(jià)格適中，粒度為80目。石榴石化學(xué)成分為Fe₃Al₂(SiO₃)6,平均尺寸200μm,密度3.9~4.1g/cm³,硬度1300HV,抗壓強(qiáng)度180MPa.

 ②. 噴嘴

   孔徑0.8mm的四孔紅寶石噴嘴。

 ③. 高壓泵

  315kW臥式高壓柱塞泵。

 ④. 混合方式

  磨料和水混合方式分為前、后兩種混合式。本實(shí)驗(yàn)選擇后混合式，具有方便實(shí)現(xiàn)連續(xù)供砂，噴嘴和管路磨損小，設(shè)備使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

 2. 實(shí)驗(yàn)裝置及原理。

  ①. 實(shí)驗(yàn)裝置

   不銹鋼帶磨料水射流除鱗實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括：低壓供水部分、增壓裝置、高壓管路、供砂裝置、混合噴射裝置，以及不銹鋼帶輸送裝置等部分。

  ②. 實(shí)驗(yàn)原理

   見(jiàn)圖2-10不銹帶鋼磨料水射流實(shí)驗(yàn)原理圖。除鱗時(shí)，水經(jīng)過(guò)低壓管路進(jìn)入高壓柱塞泵進(jìn)行增壓，高壓水通過(guò)高壓管路與渣漿泵輸入的磨料在混合噴射裝置中混合，磨料在水射流能量加速的作用下通過(guò)噴嘴噴向移動(dòng)的不銹帶鋼，通過(guò)磨料與不銹帶鋼表面的高速碰撞、沖蝕與磨削作用，去除帶鋼表面的鱗皮。

 3. 試驗(yàn)方法

   ①. 在攪拌桶中加入水和石榴石，開(kāi)啟攪拌電機(jī)，攪拌均勻，用濃度計(jì)測(cè)量攪拌桶中磨料的濃度。

   ②. 測(cè)量并調(diào)整噴嘴到不銹帶鋼之間的距離。

  ③. 啟動(dòng)輥道電機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器控制輥道速度，從而調(diào)節(jié)不銹帶鋼的移動(dòng)速度（m/min).

  ④. 啟動(dòng)潤(rùn)滑泵和高壓泵，調(diào)節(jié)變頻器，控制高壓泵的壓力。

  ⑤. 開(kāi)啟渣漿泵進(jìn)行除鱗。

  ⑥. 不斷改變參數(shù)，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，以便找出最佳除鱗參數(shù)組合。

二、除鱗結(jié)果與分析

  1. 除凈率C

    為不銹帶鋼經(jīng)過(guò)除鱗后除干凈區(qū)的面積與總除鱗面積的比值。

  2. 系統(tǒng)壓力p

   其他條件不變的條件下調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，作出系統(tǒng)壓力p與除凈率之間的關(guān)系圖，見(jiàn)圖2-11。由圖2-11可知，在其他參數(shù)一定時(shí)，不銹帶鋼除凈率隨壓力p的增大而大致呈線性增大，即壓力越大，除鱗效果越好。考慮到工作成本，在保證除鱗效果時(shí)，選擇壓力p=30MPa為宜。

 3. 系統(tǒng)流量Q

  在系統(tǒng)壓力足以克服鱗皮的破壞強(qiáng)度30MPa的前提下系統(tǒng)壓力與除凈率之間的關(guān)系曲線見(jiàn)圖2-12。由圖2-12可見(jiàn)，增加系統(tǒng)流Q達(dá)到35m3/h時(shí)，可以提高除凈率再增加流量Q,對(duì)提高除凈率的作用不是很大。

 4. 不銹帶制移動(dòng)速度v 

  不銹帶鋼移動(dòng)速度與除凈率之間的關(guān)系的見(jiàn)圖2-13。由圖2-13可見(jiàn)，不銹帶鋼的移動(dòng)速度越小，射流對(duì)帶鋼的作用時(shí)間越長(zhǎng)，除鱗效果越好。隨著速度的增加，除凈率逐漸降低；但不銹帶鋼的移動(dòng)速度小時(shí)，除鱗效率低。在保證除鱗效果的基礎(chǔ)上，盡量提高除鱗效率，可取v=10m/min作為最佳移動(dòng)速度。

 5. 靶距S(mm)

  噴嘴出口至不銹帶鋼之間的距離不是越小越好，雖然在小面積范圍內(nèi)的除鱗效果很好，但除鱗寬度偏小，即除凈率偏低。靶距與除凈率之間的關(guān)系曲線見(jiàn)圖2-14。由圖2-14可見(jiàn)，最佳除凈率的靶距S=100mm。

 6. 磨料體積分?jǐn)?shù)L 

  磨料體積分?jǐn)?shù)與除凈率之間的關(guān)系曲線見(jiàn)圖2-15。由圖2-15可見(jiàn)，磨料濃度越大，打擊力就越大，除鱗效果越好。當(dāng)磨料濃度較小時(shí)，由于射流中磨料對(duì)不銹帶鋼表面的打擊不力，鱗片無(wú)法除凈；但磨料濃度太大，磨料的輸送速度會(huì)減慢，固液兩相流由層流變成紊流，在砂管中易引起堵塞，導(dǎo)致除鱗效果下降，故磨料濃度的最佳值應(yīng)為磨料體積分?jǐn)?shù)L=35%。

三、磨料水射流的最佳工藝參數(shù)

 根據(jù)上述除鱗實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，定量分析系統(tǒng)參數(shù)與除凈率之間的關(guān)系，可以得出最佳工藝參數(shù)為：

 系統(tǒng)壓力 p=30MPa;

 系統(tǒng)流量Q=35m3/h;

 靶距S=100mm;

 不銹鋼帶移動(dòng)速度v=10m/min;

 磨料體積分?jǐn)?shù)L=35%.

 基于最優(yōu)參數(shù)各件下設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，即可提高除磷效果，也可節(jié)約成本。